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¿Energía Oscura en la Nada del Espacio?

La energía oscura puede esconderse en la nada del espacio

Por Jesse Emspak, Space.com Colaborador | 31 de mayo de 2017 a las 16:15




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La energía oscura puede esconderse en la nada del espacio

Crédito: agsandrew / Shutterstock.com

Un nuevo estudio puede ayudar a revelar la naturaleza de la energía oscura, la sustancia misteriosa que está empujando al universo para expandirse hacia afuera. La energía oscura puede emerger de las fluctuaciones en la nada del espacio vacío, sugiere una nueva hipótesis.

Esa idea, a su vez, podría explicar también por qué la constante cosmológica, una constante matemática que Albert Einstein evocó y famosa, llamada "el mayor error de su vida", toma el valor que tiene. [8 maneras que usted puede ver la teoría de Einstein de la relatividad en vida real]

El nuevo estudio propuso que la expansión es impulsada por fluctuaciones en la energía transportada por el vacío, o regiones de espacio desprovisto de materia. Las fluctuaciones crean presión que obliga al espacio a expandirse, haciendo que la materia y la energía sean menos densas a medida que el universo envejece, dijo el coautor del estudio, Qingdi Wang, estudiante de doctorado en la Universidad de British Columbia (UBC) en Canadá.

Acelerar el universo

Los científicos llaman a la fuerza que empuja al universo a expandir una constante cosmológica (aunque no es una "fuerza" en sentido estricto). Esta constante es la densidad de energía del propio espacio. Si es mayor que cero, entonces las ecuaciones de relatividad de Einstein, que describen la estructura del espacio-tiempo, implican un universo en expansión. A finales de la década de 1990, las mediciones de supernovas lejanas mostraron que el universo se aceleraba, no sólo en expansión. Los cosmólogos llaman la energía que impulsa esa energía oscura de la aceleración. Cualquiera que sea la energía oscura, se disipa más lentamente que la materia o la materia oscura, y no se agrupa como cualquiera de ellos bajo la influencia de la gravedad.

Esta aceleración ha sido un gran dilema para los físicos, porque contradice las predicciones de las teorías cuánticas de campo, los marcos teóricos que describen las interacciones de las partículas subatómicas más pequeñas. Las teorías de campo cuánticas predicen energías de vacío que son tan grandes que el universo no debe existir en absoluto, dijo Lucas Lombriser, becario postdoctoral en el Observatorio Real, Edimburgo, en Escocia, que no participó en el nuevo estudio. Esta discrepancia se llama el "viejo" problema cosmológico constante, y los físicos generalmente pensaban que una vez descubierta la física nueva, la constante cosmológica desaparecería; Expansión se explicaría de alguna otra manera.

Sin embargo, cuando los científicos descubrieron la expansión acelerada, surgió un nuevo problema. Según los cálculos teóricos, la constante cosmológica debería ser de 50 a 120 órdenes de magnitud mayor que la que es, con una tasa de expansión correspondientemente grande, dijo Lombriser.

Esencialmente, la densidad de energía del universo (cuánta energía hay por unidad de volumen) debe ser gigantesca, y claramente no lo es.

Fluctuaciones en el espacio vacío

El nuevo trabajo se ocupa no sólo de lo que es la energía oscura, sino de por qué la tasa de expansión universal tiene el valor que tiene.

"Todo el mundo quiere saber qué es la energía oscura", dijo Wang a Live Science. "Reconsideré esta pregunta con más cuidado", desde la perspectiva de la densidad de energía del universo.

Wang y sus colegas asumieron que la teoría cuántica moderna del campo era correcta sobre la densidad de energía que era muy grande, pero que las fluctuaciones del vacío, o los movimientos del espacio vacío, eran muy grandes en escalas minúsculas, cerca de qué se llama la longitud de Planck, × 10 ^ menos 35 metros. Eso es tan pequeño que un protón es 100 millones de trillones de veces más grande.

"Cada punto en el espacio está pasando por la expansión y la contracción", dijo. "Pero parece suave como una mesa parece suave desde muy lejos."

Las fluctuaciones del vacío, en la formulación de Wang, son como los niños en un columpio bombeando sus piernas. A pesar de que nadie está empujándolos, se las arreglan para impartir energía extra en el columpio, haciendo que el swing subir más alto que de lo contrario. Este fenómeno se llama resonancia paramétrica, lo que básicamente significa que alguna parte del sistema - la expansión y la contracción, o el balanceo de las piernas del niño - cambia con el tiempo. En este caso, la densidad de una porción muy pequeña del universo está cambiando, dijo Wang.

Dado que las fluctuaciones son pequeños fragmentos del universo en expansión y contracción, esta diminuta resonancia se suma a las escalas cosmológicas, dijo. Así que el universo se expande. (Expansión y contracción del espacio no viola las leyes de conservación, porque el espacio mismo está haciendo la expansión).

Como resultado del enfoque de Wang, no hay necesidad de nuevos campos, como en algunos modelos de energía oscura. En cambio, la expansión del universo es aproximadamente la misma que la ya predicha por la teoría del campo cuántico.

Lee Mas: http://www.space.com/37043-why-universe-is-accelerating.html

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