Constante Cosmológica y Energía del Vacío
La forma más simple de energía oscura es una energía constante del espacio vacío, la constante cosmológica de Einstein, pero su valor observado es fantásticamente menor de lo que predice la teoría.
Definition
La constante cosmológica es un término constante en las ecuaciones de campo de Einstein que corresponde a una densidad de energía uniforme del vacío con presión negativa; identificada con la energía oscura, produce una expansión acelerada, y su magnitud observada está muchos órdenes de magnitud por debajo de las expectativas teóricas ingenuas.
Scope
Este tema cubre la constante cosmológica como un término en las ecuaciones de Einstein y su interpretación como la densidad de energía del vacío, la forma en que un componente constante de presión negativa impulsa la aceleración, y el problema de la constante cosmológica planteado por la enorme discrepancia entre el valor observado y las estimaciones de la teoría cuántica de campos.
Core questions
- ¿Qué es la constante cosmológica y cómo se relaciona con la energía del vacío?
- ¿Por qué una energía de vacío constante causa aceleración?
- ¿Por qué el problema de la constante cosmológica es tan grave?
Key concepts
- Constante cosmológica
- Energía del vacío
- Presión negativa
- Ecuación de estado w igual a menos uno
- Problema de la constante cosmológica
- Argumento antrópico
- Lambda-CDM
Key theories
- La energía del vacío como Lambda
- La teoría cuántica de campos predice que el vacío posee energía, la cual gravita como una constante cosmológica con presión negativa, proporcionando un candidato natural para la energía oscura dentro de la relatividad general.
- El problema de la constante cosmológica
- Las estimaciones de la energía del vacío a partir de la física de partículas superan la densidad de energía oscura observada en muchas decenas de órdenes de magnitud, una discrepancia que es uno de los problemas no resueltos más profundos que vinculan la gravedad y la teoría cuántica.
Mechanisms
Una constante cosmológica corresponde a una densidad de energía que no se diluye a medida que el universo se expande; debido a que su presión es igual a menos su densidad de energía, la segunda ecuación de Friedmann produce una expansión acelerada una vez que domina, mientras que la suma de las energías de punto cero de los campos cuánticos produce un valor mucho mayor que el observado.
Clinical relevance
La constante cosmológica es el fundamento del modelo estándar Lambda-CDM y se ajusta a todos los datos actuales, sin embargo, la inexplicada pequeñez de su valor se encuentra en la intersección de la cosmología, la física de partículas y la gravedad cuántica, motivando ideas desde la supersimetría hasta el multiverso.
History
Einstein introdujo la constante en 1917 y luego se arrepintió; después del descubrimiento de la expansión, fue en gran parte dejada de lado, pero Zeldovich la conectó con la energía del vacío en la década de 1960, Weinberg agudizó el problema en 1989, y el descubrimiento de la aceleración en 1998 volvió a poner un pequeño valor positivo en el centro de atención.
Debates
- ¿Por qué Lambda es tan pequeña pero no nula?
- Explicar el valor minúsculo y no nulo de la constante cosmológica ha impulsado propuestas que van desde mecanismos de cancelación desconocidos hasta la selección antrópica en un multiverso, ninguna de las cuales está establecida, dejando el problema abierto.
Key figures
- Albert Einstein
- Steven Weinberg
- Yakov Zeldovich
- Wolfgang Pauli
Related topics
Seminal works
- weinberg1989
Frequently asked questions
- ¿Es la constante cosmológica lo mismo que la energía oscura?
- La constante cosmológica es la forma más simple posible de energía oscura, una energía de vacío constante; la energía oscura es el término más amplio que también incluye alternativas dinámicas, por lo que la constante es un modelo específico, actualmente favorecido, de energía oscura.
- ¿Por qué el problema de la constante cosmológica se considera la peor predicción en física?
- Porque las estimaciones ingenuas de la teoría cuántica de campos de la energía del vacío superan el valor observado en algo así como 120 órdenes de magnitud, una discrepancia sin precedentes entre la teoría y la observación que ningún mecanismo aceptado resuelve todavía.