Como todo el mundo sabe, el universo se expande constantemente. Pero muchos ni siquiera se dan cuenta de que el proceso se está acelerando y que los físicos no tienen una explicación sensata para este fenómeno. Un grupo de teóricos sugirió que estaba involucrada una misteriosa "energía oscura", y ahora te diremos de forma accesible qué es.
Durante casi dos décadas, los astrónomos han sabido que la expansión del universo se acelera, como si una misteriosa "energía oscura" lo inflara desde adentro, como un globo. Esta energía sigue siendo uno de los mayores misterios de la física actual. Ahora, un trío de teóricos sostiene que la energía oscura proviene de una fuente asombrosa. Por más espeluznante que parezca, en su opinión, va en contra de los fundamentos de la física que todos aprendieron en la escuela: la cantidad de energía total en el Universo no es fija ni cambia, puede desaparecer gradualmente.
Según los científicos, la energía oscura puede ser un campo especial, un poco como eléctrico, que llena el espacio. Por otro lado, puede ser parte del cosmos mismo, lo que se denomina constante cosmológica (de lo contrario, término lambda). El segundo escenario parece una burla de la teoría de la relatividad de Einstein, que afirma que la gravedad ocurre cuando la masa y la energía doblan el espacio y el tiempo. De hecho, la constante cosmológica también es una invención de Einstein, y la inventó literalmente agregando una constante a sus ecuaciones para explicar cómo el universo resiste la destrucción por su propia gravedad. Sin embargo, abandonó la idea cuando los astrónomos descubrieron en la década de 1920 que el universo no era estático, sino que se expandía, como si hubiera nacido de una explosión.
Tras una observación más cercana, quedó claro que la expansión del universo se estaba acelerando y la constante cosmológica regresó nuevamente. Sin embargo, dentro del marco de la mecánica cuántica, se vuelve mucho más astuto. La mecánica cuántica sugiere que el vacío en sí debe oscilar imperceptiblemente. En la relatividad general, estas diminutas fluctuaciones cuánticas producen energía que servirá como constante cosmológica. Sin embargo, en igualdad de condiciones, debe ser 120 órdenes de magnitud más grande para destruir el universo. Entonces, la explicación de por qué la constante cosmológica, aunque existe, pero en una forma muy modesta, es un gran misterio para los físicos. Cuando aún no era necesario, los físicos simplemente asumieron que algún efecto aún desconocido simplemente lo reduciría a cero.
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Ahora Thibault Josette y Alejandro Pérez de la Universidad de Aix-Marsella en Francia y Daniel Sudarski de la Universidad Nacional Autónoma de México en la Ciudad de México afirman que han encontrado una manera de derivar un valor razonable para la constante cosmológica. Comenzaron con una versión de la relatividad general, que inventó el propio Einstein, llamada gravedad unimodular. La relatividad general asume simetría matemática, covarianza general, lo que implica que no importa cómo se determine la posición de una coordenada en el espacio y el tiempo, la predicción teórica seguirá siendo la misma. Esta simetría requiere la conservación de energía y momento. La gravedad unimodular tiene una versión más limitada de esta simetría matemática.
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Este sistema reproduce la mayoría de los supuestos de la relatividad general. Sin embargo, según él, las fluctuaciones cuánticas del vacío no crean gravedad ni afectan la constante cosmológica (que, después de todo, es solo una constante matemática, y su valor puede ser cualquier cosa). Pero esto tiene un precio: la gravedad unimodular no requiere energía para conservarse, por lo que los teóricos tienen que limitarla arbitrariamente.
Un trío de científicos ha demostrado que la gravedad unimodular, si se acepta y se permite que viole la ley de conservación de la energía y el momento, en realidad establece el valor de la constante designada. El argumento aquí es matemático, pero de hecho, incluso una pequeña parte de la energía que desaparece en el Universo deja un rastro en forma de cambio en la constante cosmológica. “La energía oscura en nuestro modelo es exactamente el resultado de cuánta energía e impulso se ha perdido en el universo durante toda su existencia”, dice Pérez.
Para demostrar que su teoría es razonable y aplicable a la realidad, los científicos analizaron dos escenarios de cómo el incumplimiento de la ley de conservación de la energía afectaría teóricamente los problemas subyacentes de la mecánica cuántica. Por ejemplo, la teoría de la localización espontánea continua (CSL) intenta explicar por qué las partículas subatómicas como los electrones pueden estar literalmente en dos lugares al mismo tiempo, pero los objetos tan grandes como los automóviles o las personas no pueden. CSL asume que tales estados de la materia surgen y se desintegran espontáneamente en dependencia, lo que aumenta con un aumento en el volumen de un objeto, lo que significa que un objeto grande simplemente no puede ser "doble" en las condiciones de la Tierra. En contra de esta teoría está el hecho de que no tiene en cuenta la conservación de la energía. Sin embargo, los teóricos han demostrado que la suma de violaciones de las disposiciones sobre conservación de energía es solo eso,para dar una constante cosmológica del tamaño deseado.
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Sin embargo, según algunos científicos, los teóricos simplemente están jugando con las matemáticas. Todavía tienen que asumir que la constante cosmológica comienza con algún valor pequeño, pero no explican este aspecto. Sin embargo, la física moderna está llena de constantes inexplicables, como la carga de un electrón o la velocidad de la luz, por lo que esta es solo otra constante en una larga lista.
