Constante Cosmologique et Énergie du Vide
La forme la plus simple de l'énergie sombre est une énergie constante de l'espace vide, la constante cosmologique d'Einstein, mais sa valeur observée est considérablement plus petite que ce que la théorie prédit.
Definition
La constante cosmologique est un terme constant dans les équations de champ d'Einstein correspondant à une densité d'énergie uniforme du vide avec une pression négative ; identifiée à l'énergie sombre, elle produit une expansion accélérée, et son ordre de grandeur observé est de nombreux ordres de grandeur inférieur aux attentes théoriques naïves.
Scope
Ce sujet aborde la constante cosmologique en tant que terme dans les équations d'Einstein et son interprétation comme densité d'énergie du vide, la manière dont une composante à pression négative constante entraîne l'accélération, et le problème de la constante cosmologique posé par l'énorme décalage entre la valeur observée et les estimations de la théorie quantique des champs.
Core questions
- Qu'est-ce que la constante cosmologique et comment se rapporte-t-elle à l'énergie du vide ?
- Pourquoi une énergie du vide constante provoque-t-elle l'accélération ?
- Pourquoi le problème de la constante cosmologique est-il si grave ?
Key concepts
- Constante cosmologique
- Énergie du vide
- Pression négative
- Équation d'état w égale moins un
- Problème de la constante cosmologique
- Argument anthropique
- Lambda-CDM
Key theories
- L'énergie du vide comme Lambda
- La théorie quantique des champs prédit que le vide transporte de l'énergie, qui gravite comme une constante cosmologique avec une pression négative, offrant un candidat naturel pour l'énergie sombre dans le cadre de la relativité générale.
- Le problème de la constante cosmologique
- Les estimations de l'énergie du vide issues de la physique des particules dépassent la densité d'énergie sombre observée de plusieurs dizaines d'ordres de grandeur, une divergence qui constitue l'un des problèmes non résolus les plus profonds reliant la gravité et la théorie quantique.
Mechanisms
Une constante cosmologique correspond à une densité d'énergie qui ne se dilue pas à mesure que l'univers s'étend ; parce que sa pression est égale à l'opposé de sa densité d'énergie, la deuxième équation de Friedmann donne une expansion accélérée une fois qu'elle domine, tandis que la somme des énergies de point zéro des champs quantiques produit une valeur considérablement plus grande que celle observée.
Clinical relevance
La constante cosmologique est le fondement du modèle standard Lambda-CDM et correspond à toutes les données actuelles, pourtant la petitesse inexpliquée de sa valeur se situe à l'intersection de la cosmologie, de la physique des particules et de la gravité quantique, motivant des idées allant de la supersymétrie au multivers.
History
Einstein a introduit la constante en 1917 et l'a regrettée par la suite ; après la découverte de l'expansion, elle a été largement mise de côté, mais Zeldovich l'a liée à l'énergie du vide dans les années 1960, Weinberg a précisé le problème en 1989, et la découverte de l'accélération en 1998 a ramené une petite valeur positive sur le devant de la scène.
Debates
- Pourquoi Lambda est-elle si petite mais non nulle ?
- Expliquer la valeur infime et non nulle de la constante cosmologique a conduit à des propositions allant de mécanismes d'annulation inconnus à la sélection anthropique dans un multivers, dont aucune n'est établie, laissant le problème ouvert.
Key figures
- Albert Einstein
- Steven Weinberg
- Yakov Zeldovich
- Wolfgang Pauli
Related topics
Seminal works
- weinberg1989
Frequently asked questions
- La constante cosmologique est-elle la même chose que l'énergie sombre ?
- La constante cosmologique est la forme la plus simple possible d'énergie sombre, une énergie du vide constante ; l'énergie sombre est le terme plus large qui inclut également des alternatives dynamiques, donc la constante est un modèle spécifique, actuellement privilégié, d'énergie sombre.
- Pourquoi le problème de la constante cosmologique est-il appelé la pire prédiction en physique ?
- Parce que les estimations naïves de l'énergie du vide issues de la théorie quantique des champs dépassent la valeur observée d'environ 120 ordres de grandeur, un décalage sans précédent entre la théorie et l'observation qu'aucun mécanisme accepté n'a encore résolu.