Gravitino: qué es y por qué intriga a la física moderna

En el universo subatómico, hay más preguntas que respuestas. Las teorías de la física moderna describen con precisión el comportamiento de las partículas conocidas, pero no logran explicar fenómenos fundamentales como la gravedad cuántica o la materia oscura. En ese vacío teórico aparece el gravitino, una partícula hipotética que podría ser la pieza que falta en el rompecabezas de la física moderna.

El término “gravitino” surge del intento por combinar dos de las ideas más poderosas del siglo XX: la relatividad general de Einstein y la supersimetría, una hipótesis que propone que cada partícula conocida tiene un “supercompañero” aún no descubierto. En este marco, el gravitón, que sería la partícula portadora de la gravedad, tendría su contraparte supersimétrica: el gravitino.

Aunque nunca se lo ha detectado, el gravitino aparece de manera natural cuando se desarrolla una teoría de supergravedad, una extensión matemática de la supersimetría que incorpora la gravitación. En ella, el gravitino se define como un fermión de espín 3/2, de carga eléctrica neutra y con una interacción tan débil que escapa por completo a los instrumentos actuales.

El desafío radica en su invisibilidad. Ni los aceleradores de partículas ni los detectores de materia oscura han logrado señales que confirmen su existencia. Sin embargo, los físicos teóricos insisten en que, si la supersimetría es real, el gravitino debe existir.

El concepto de gravitino nació en la década de 1970, cuando los físicos Daniel Z. Freedman, Peter van Nieuwenhuizen y Sergio Ferrara desarrollaron la primera formulación de la supergravedad. Este avance amplió la supersimetría al incluir la gravedad, y de esa combinación surgió de forma natural la necesidad de un nuevo campo cuántico: el del gravitino.

En términos simples, la supersimetría (SUSY) sugiere que los bosones —como los fotones o los gluones— tienen “supercompañeros” llamados fermiones, y viceversa. Así, el fotón tendría el fotino, el gluón el gluino, y el gravitón el gravitino. Esta relación duplicaría el catálogo de partículas del universo y abriría la posibilidad de una teoría unificada.

El gravitino, en particular, sería el mediador de la gravedad dentro de un mundo supersimétrico. Su papel es crucial para que las ecuaciones cuánticas sean coherentes cuando se intenta incorporar la gravedad en el marco de la mecánica cuántica.

Además, en algunos modelos teóricos, el gravitino podría adquirir masa a través del supermecanismo de Higgs, un proceso análogo al que da masa a las partículas del Modelo Estándar.

Esa masa podría variar enormemente: desde valores muy pequeños —del orden de los electronvoltios (eV)— hasta energías altísimas de gigaelectronvoltios (GeV) o tera­electronvoltios (TeV). En cualquier caso, sus interacciones serían tan débiles que incluso un gravitino relativamente liviano resultaría prácticamente indetectable.

La idea del gravitino no solo fascina por su elegancia teórica, sino también por sus posibles consecuencias cosmológicas. Si existiera, podría tener un papel clave en la materia oscura, esa sustancia invisible que constituye la mayor parte del universo pero que aún nadie ha podido observar directamente.

En los modelos cosmológicos, el gravitino podría comportarse de dos formas. Si es estable, habría sobrevivido desde el Big Bang y formaría parte de la materia oscura actual. Sin embargo, los cálculos muestran que produciría una cantidad excesiva de materia, incompatible con las observaciones astronómicas.

En cambio, si el gravitino es inestable y se desintegra en otras partículas, el panorama cambia. Su desintegración lenta podría alterar los procesos de la nucleosíntesis primordial, cuando se formaron los primeros elementos del universo. Por eso, muchos modelos teóricos ajustan su masa y su tiempo de vida para que el universo actual coincida con lo que observamos.