Konstante kosmologikoaren arazo

Kosmologian, konstante kosmologikoaren arazoa edo hutseko katastrofea hutsaren energia dentsitatearen (konstante kosmologikoaren balio txikia) neurtutako balioaren eta eremu kuantikoaren teoriak (QFT, ingeleseko Quantum Field Theory) proposatzen duen zero-puntuko energiaren arteko desadostasunari deritzo.

Plank-en energia eta beste faktore batzuen arabera, diferentzia 120 magnitude ordenakoa izatera iritsi daiteke. Egoera hori "teoria eta esperimentuaren arteko desadostasunik handiena zientzia osoan" eta "fisikaren historiako iragarpen teorikorik okerrena" bezala deskribatzen dute fisikariek.

Historia

1916. urtean, hutsaren energia batek efektu grabitazional bat sortzearen arazoa Walther Nernst-ek planteatu zuen lehenengo aldiz. Berak aurresan zuen horren balioak nulua edo oso txikia izan behar zuela, hortaz problema teorikoa argia zen. 1970eko hamarkadan kosmologoak arazo hori aktiboki lantzen hasi ziren.

1980ko hamarkadako inflazio-teoriaren garapenarekin batera, arazoa garrantzitsuagoa egin zen. Inflazio kosmikoa hutsaren energiaren araberakoa denez, hutsaren energiaren modelizazio desberdinek ematen dituzten kosmologien arteko desberdintasunak oso handiak dira. $\Lambda$-CDM modelo estandarraren suposizioak hartuz gero, hutsaren energia nulua zela pentsatzen zenez garai batean, orduan, unibertsoaren espantsioa ez litzateke azeleratuko neurtzen dugun moduan.

Niayesh Afshordi kosmologoaren arabera, Pauli-ren eremu magnetikoaren zero-puntuko fluktuazioekin erlazionatutako energia dentsitate kantitate osoak unibertsoa kurbatzea lortu lezake.

Deskribapen kuantikoa

1940ko hamarkadan, eremu kuantikoaren teoriaren garapenaren ostean, fluktuazio kuantikoak konstante kosmologikoarekin erlazionatzen lehena Zel'dovich izan zen. Mekanika kuantikoan hutsak fluktuazio kuantikoak jasan beharko lituzke. Erlatibitate orokorrean fluktuazio kuantiko horiek konstante kosmologikora gehituko litzateken energia osatzen dute. Hala ere, kalkulatutako hutsaren energia dentsitate horrek konstante kosmologiako baino magnitude ordena asko gehiago ditu. Lehenengo estimazioen arabera 120 magnitude ordenako aldea dute; baina, ikerkuntza berrien arabera, Lorentz-en inbariantza kontuan hartzen bada, bien arteko aldea 60 magnitude ordenakoa da.

Kalkulatutako hutsaren energia konstante kosmologikoarentzako ekarpena positibo bat da hutsak presio mekaniko-kuantiko negatiboa baitu, eta erlatibitate orokorrean presio negatiboaren efektu grabitazionala aldarapen indar baten modukoa da. (Presioa, kasu honetan, azalera bateango momentu mekaniko-kuantikoaren fluxutzat definitzen da.)

Birnormalizazioa

Eremu kuantikoaren teorian, hutsaren energiari edozein balio eman dakioke birnormalizazio bitartez. Ikuspuntu honen arabera konstante kosmologikoa fisikako beste oinarrizko konstante bat da. Horrelako birnormalizazio konstante bat oso modu zehatz batean hautatu behar da.

Proposatutako soluzioak

Fisikari batzuek soluzio antropiko bat poposatzen dute, eta hutsaren energia desberdinak dituzten eskualde desberdinez osatutako multibertso bateko eskulde batean bizi garela diote. Argumentu antropiko horien arabera eskualde horietako batzuk soilik onar dezakete bizitza adimentsuaren existentzia. Horrelako argumentuak gutxienez 1981 urtetik aurrera existitzen dira.

Kanpo estekak

• Datuak: Q4379531