La constante cosmológica, introducida hace un siglo por Albert Einstein en su teoría de la relatividad general, es una espina clavada en el costado de los físicos. La diferencia entre la predicción teórica de este parámetro y su medición basada en observaciones astronómicas es del orden de10 121 . No sorprende saber que esta estimación se considera la peor en toda la historia de la física. En un artículo que se publicará en Letras de física B , investigador de la Universidad de Ginebra UNIGE, Suiza, propone un enfoque que aparentemente puede resolver esta inconsistencia. La idea original en el artículo es aceptar que otra constante, la gravitación universal de Newton G, que también forma parte delas ecuaciones sobre la relatividad general - pueden variar. Este avance potencialmente importante, que ha sido recibido positivamente por la comunidad científica, aún debe perseguirse para generar predicciones que puedan ser confirmadas o refutadas experimentalmente.
"Mi trabajo consiste en una nueva manipulación matemática de las ecuaciones de la relatividad general que finalmente permite armonizar la teoría y la observación sobre la constante cosmológica", comienza Lucas Lombriser, profesor asistente del Departamento de Física Teórica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE.y único autor del artículo.
Expansión en plena aceleración
La constante cosmológica Λ lambda fue introducida en las ecuaciones de la relatividad general por Einstein hace más de un siglo. El célebre físico necesitaba la constante para asegurarse de que su teoría sería compatible con un universo que creía que era estático. Sin embargo, en 1929 otroEl físico Edwin Hubble descubrió que todas las galaxias se están alejando unas de otras, una señal de que el universo se está expandiendo. Al enterarse de esto, Einstein lamentó el hecho de haber introducido la constante cosmológica, que se había vuelto inútil en suojos, e incluso lo describió como "el mayor error de mi vida".
En 1998, el análisis preciso de las supernovas distantes ofreció la prueba de que la expansión del universo, lejos de ser constante, en realidad se está acelerando, como si una fuerza misteriosa estuviera hinchando el cosmos cada vez más rápidamente.llamado para describir lo que los físicos llaman "energía del vacío" - una energía cuya naturaleza se desconoce hablamos de energía oscura, quintaesencia, etc. pero que es responsable de la expansión acelerada del universo.
Las observaciones más precisas de las supernovas, y especialmente del fondo cósmico de microondas radiación de microondas que proviene de todas partes del cielo y que se considera sobrante del Big Bang, han permitido medir un valor experimentalpara esta constante cosmológica. El resultado es una cifra muy pequeña 1,11 × 10 -52 m -2 que, sin embargo, es lo suficientemente grande como para generar el efecto deseado de expansión acelerada.
Gran brecha entre la teoría y la observación
El problema es que el valor teórico de la constante cosmológica es muy diferente. Este valor se obtiene utilizando la teoría cuántica de campos: esto sostiene que los pares de partículas en una escala muy pequeña se crean y destruyen casi instantáneamente en cada punto del espacio y enen cualquier momento. La energía de esta "fluctuación del vacío" - fenómeno muy real - se interpreta como una contribución a la constante cosmológica. Pero cuando se calcula su valor, se obtiene una cifra enorme 3,83 × 10 69 m -2 , que es en gran medida incompatible con el valor experimental.Esta estimación representa la brecha más grande jamás obtenida por un factor de 10 121 , es decir, un uno seguido de 121 ceros entre la teoría y el experimento en la ciencia.
Este problema de la constante cosmológica es uno de los temas "más candentes" de la física teórica actual, y está movilizando a numerosos investigadores de todo el mundo. Todo el mundo está mirando las ecuaciones de la relatividad general desde todos los lados en un intento de desenterrar ideas queresolverá la cuestión. Aunque se han propuesto varias estrategias, no existe un consenso general por el momento.
El profesor Lombriser, por su parte, tuvo la idea original hace unos años de introducir una variación en la constante universal de gravitación G Newton que aparece en las ecuaciones de Einstein. Esto significa que el universo en el que vivimos con una Gde 6.674 08 × 10 -11 m 3 / kg s 2 se convierte en un caso especial entre un número infinito de posibilidades teóricas diferentes.
Después de numerosos desarrollos e hipótesis, el enfoque matemático del profesor Lombriser significa que es posible calcular el parámetro ΩΛ omega lambda, que es otra forma de expresar la constante cosmológica pero que es mucho más fácil de manipular. Este parámetro también designa la fracción actualdel universo que está compuesto por energía oscura el resto está compuesto por materia. El valor teórico obtenido por el físico con sede en Ginebra es 0.704 o 70.4%. Esta cifra está muy de acuerdo con la mejor estimación experimental obtenida hasta la fecha,0.685 o 68.5%, indicando que esta es una gran mejora con respecto a los 10 121 discrepancia.
Este éxito inicial ahora debe ser seguido por más análisis para verificar si el nuevo marco propuesto por Lombriser puede usarse para reinterpretar o aclarar otros misterios de la cosmología. El físico ya ha sido invitado a presentar y explicar su enfoque en cienciaconferencias, lo que refleja el interés mostrado por la comunidad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Genève . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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