En física teórica , la gravedad masiva es una teoría de la gravedad que modifica la relatividad general dotando al gravitón de una masa distinta de cero . En la teoría clásica, esto significa que las ondas gravitatorias obedecen a una ecuación de onda masiva y, por lo tanto, viajan a velocidades inferiores a la velocidad de la luz .
La gravedad masiva tiene una historia larga y sinuosa, que se remonta a la década de 1930, cuando Wolfgang Pauli y Markus Fierz desarrollaron por primera vez una teoría de un campo de espín 2 masivo que se propaga en un fondo plano de espacio-tiempo . Más tarde, en la década de 1970, se descubrió que las teorías de un gravitón masivo sufrían patologías peligrosas, incluido un modo fantasma y una discontinuidad con la relatividad general en el límite donde la masa del gravitón llega a cero. Si bien las soluciones a estos problemas habían existido durante algún tiempo en tres dimensiones del espacio-tiempo, [1] [2] no se resolvieron en cuatro dimensiones y más hasta el trabajo de Claudia de Rham , Gregory Gabadadze.y Andrew Tolley (modelo dRGT) en 2010.
Una de las primeras teorías de gravedad masiva fue construida en 1965 por Ogievetsky y Polubarinov (OP). [3] A pesar de que el modelo OP coincide con los modelos de gravedad masiva libres de fantasmas redescubiertos en dRGT, el modelo OP ha sido casi desconocido entre los físicos contemporáneos que trabajan en gravedad masiva, quizás porque la estrategia seguida en ese modelo fue bastante diferente de lo que se adopta generalmente en la actualidad. [4] La gravedad dual masiva al modelo OP [5] se puede obtener acoplando el campo de gravitón dual al rotacional de su propio tensor de energía-momento. [6] [7]Dado que la intensidad del campo simétrico mixto de la gravedad dual es comparable al tensor de curvatura extrínseco totalmente simétrico de la teoría de Galileon, el Lagrangiano efectivo del modelo dual en 4-D se puede obtener a partir de la recursividad de Faddeev-LeVerrier , que es similar a la de Teoría de Galileo hasta los términos que contienen polinomios de la traza de la intensidad de campo. [8] [9] Esto también se manifiesta en la formulación dual de la teoría de Galileon. [10] [11]
El hecho de que la relatividad general se modifique a grandes distancias en la gravedad masiva proporciona una posible explicación para la expansión acelerada del Universo que no requiere energía oscura . La gravedad masiva y sus extensiones, como la gravedad bimétrica , [12] pueden producir soluciones cosmológicas que, de hecho, muestran una aceleración tardía de acuerdo con las observaciones. [13] [14] [15]
Las observaciones de ondas gravitacionales han restringido la longitud de onda Compton del gravitón a λ g >1,6 × 10 16 m , que puede interpretarse como un límite en la masa del gravitón m g <7,7 × 10 −23 eV / do 2 . [16] Los límites competitivos de la masa del gravitón también se han obtenido a partir de mediciones del sistema solar realizadas por misiones espaciales como Cassini y MESSENGER , que en cambio dan la restricción λ g >1,83 × 10 16 m o m g <6,76 × 10 −23 eV / do 2 . [17]