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Esta rama de la física tiene para mi un encanto especial, es esencialmente inútil para propósitos prácticos y utilidades inmediatas y sin embargo, es uno de los motores de la física...
Quizás hay que matizar que la investigación en gravedad cuántica quizás no sirva para construir un aparato, pero la historia de esta rama de investigación está repleta por una maravillosa plétora de útiles inutilidades.
Por ejemplo poner un ejemplo:
Bryce deWitt y Richard Feynman comienzan a estudiar la teoría de gravitones, esta era una versión que intentaba emular la gravedad cuántica igual que se estaban construyendo el resto de interacciones. Lo de siempre, las interacciones se transmiten por partículas mensajeras y vienen descritas por teorías cuánticas de campos, así que estos chavales se pusieron manos a la obra. Realmente no tienen mucho éxito más allá de cálculos a un loop, pero lo que si detectan es que hay inconsistencias dentro de la teoría. Hablando pedestremente, si uno intenta calcular diagramas de gravitones encuentra que las reglas de Feynman no funcionan...
Entonces estos señores tuvieron una idea inutil, introdujeron unos campos auxiliares denominados campos fantasmas (actualmente denominados así, ellos no tengo ni idea de como los llamaron). Estos bichos son en cierto sentido no físicos, principalmente porque violan el teorema de espín estadística. Para entendernos, tenemos campos escalares que se comportan como fermiones, es decir, algo que tendría que ser un bosón simplemente no lo es.
Con la introducción de estos campos lo único que se consigue es poder emplear los diagramas de Feynman. Sin duda, algo poco útil, meter campos no físicos para calcular una cosa poco más allá del nivel arbol....
Pero curiosidades de la vida, unos tal Veltman y t'Hooft se propusieron comprobar si la teoría de gravedad cuántica a la deWitt-Feynman era renormalizable o no...
Claro, como el problema era muy difícil, los chavales se propusieron uno un poco más sencillito... Comprobar si las teorías de Yang-Mills usando las técnicas estas con fantasmas eran renormalizables o no...
Mira... la interacción electromagnética, la débil, y la fuerte vienen descritas por teorías que son de la clase de Yang-Mills así que si estos señores resolvían este problema (para entrenarse, porque lo que buscaban era estudiar el tema anteriormente comentado) demostrarían la viabilidad de las teorías gauge como las que describen las interacciones fundamentales...
El caso es que lo consiguieron demostraron la renormalizabilidad de las teorías que usamos para describir las interacciones fundamentales del modelo estándar.
Y creo que se llevaron un nobel por eso...
Y de paso luego demostraron que la teoría gravitatoria no era renormalizable...
NOTA:
Para aclarar el tema este de los fantasmas y que luego no se acuse a nadie de que usamos cosas no físicas y demás rollos que pueden pasar con estas cosas...
Si se calculan procesos con un loop empleando las reglas de Feynman se encuentra un resultado feo... las cosas no son unitarias o lo que es lo mismo, las probabilidades de los procesos no están bien definidas.
Sin embargo este problema es porque se ha efectuado una aplicación de dichas reglas a la ligera... se han perdido por el camino algunos términos combinatorios (los acoplamientos entre campos son más variados de lo que parecen al principio). Pues bien, estas combinaciones al introducirlas en los diagramas se parecen muy mucho a introducir unos campos ficticios, los denominados ghosts o fantasmas...
Así que sabemos que no están ahí, pero también sabemos que si los introducimos en la teoría, como mera herramienta, podemos aplicar las reglas de Feynman sin mucha atención porque los fantasmas ya incormporan la información que necesitamos. Y además los resultados no dependen de los fantasmas...
Curiosamente a estos fantasma no se les llama campos de deWitt-Feynman, se les conoce como fantasmas de Faddeev-Popov