Constanta cosmologica

Constanta cosmologică , numită uneori termenul lambda [1] (de la denumirea literei grecești Λ , folosită pentru a o desemna în ecuațiile relativității generale ) este o constantă fizică care caracterizează proprietățile vidului , care este introdusă în generalul teoria relativitatii . Ținând cont de constanta cosmologică , ecuațiile Einstein au forma

R_{{ab}}-{R \over 2}g_{{ab}}+\Lambda g_{{ab}}={8\pi G \over c^{4}}T_{{ab}}

unde este constanta cosmologică, este tensorul metric , este tensorul Ricci , este curbura scalară , este tensorul energie-impuls , este viteza luminii , este constanta gravitațională a lui Newton . Dimensiunea constantei cosmologice în astfel de unități corespunde dimensiunii ariei reciproce sau pătratului reciproc al lungimii (în SI, m −2 ). $\lambda$ $g_{{ab}}$ $R_{{ab}}$ $R$ $T_{{ab}}$ $c$ $G$

Constanta cosmologică a fost introdusă de Einstein pentru ca ecuațiile să admită o soluție statică omogenă spațial. După construirea teoriei modelului cosmologic evolutiv al lui Friedman și obținerea de observații care o confirmă, absența unei astfel de soluții pentru ecuațiile originale Einstein nu este considerată ca fiind o deficiență a teoriei.

Transferul în ecuațiile Einstein a termenului lambda în partea dreaptă (adică includerea sa formală în tensorul energie-impuls )

R_{ab}-{R \over 2}g_{ab}={8\pi G \over c^{4}}T_{ab}-\Lambda g_{ab}

demonstrează că în spațiul gol se creează un câmp gravitațional (adică, curbura spațiului-timp, descrisă de partea stângă a ecuațiilor) de parcă ar fi prezentă materie în el cu densitate de masă , densitate de energie și presiune . poate lua în considerare densitatea de energie a vidului și presiunea (mai precis, tensorul de tensiune ) a vidului. În același timp, invarianța relativistă nu este încălcată: și sunt aceleași în orice cadru de referință, termenul lambda este invariant în raport cu transformările grupului local Lorentz , ceea ce corespunde principiului invarianței Lorentz a vidului în teoria câmpului cuantic . 2] . Pe de altă parte, poate fi considerat ca tensorul energiei-impuls al unui câmp scalar cosmologic static . Acum, ambele abordări sunt dezvoltate în mod activ și este posibil ca ambele efecte să contribuie la constanta cosmologică. $\Lambda \neq 0$ $\rho _{\Lambda}={\frac {c^{2}\Lambda {8\pi G)),$ $\varepsilon _{\Lambda}={\frac {c^{4}\Lambda {8\pi G)}$ $p_{\Lambda}=-\varepsilon _{\Lambda}.$ $-{\frac {c^{4}\Lambda }{8\pi G}}g_{ab}$ $\varepsilon _{\Lambda }$ $p_{\Lambda }$ $\Lambda g_{{ab}}$

Până în 1997, nu au existat indicii fiabile ale diferenței dintre constanta cosmologică și zero, așa că a fost considerată în teoria generală a relativității ca o valoare opțională, a cărei prezență depinde de preferințele estetice ale autorului. În orice caz, valoarea sa (de ordinul a 10 −26 kg/m 3 ) face posibilă neglijarea efectelor asociate prezenței sale, până la scara clusterelor de galaxii , adică în aproape orice zonă luată în considerare, cu excepția pentru cosmologie . În cosmologie, însă, prezența unei constante cosmologice poate schimba semnificativ unele etape ale evoluției celor mai comune modele cosmologice . În special, modelele cosmologice cu o constantă cosmologică au fost propuse pentru a fi utilizate pentru a explica unele proprietăți ale distribuției quasarelor .

În 1998, două grupuri de astronomi care studiau supernovele au anunțat aproape simultan descoperirea accelerării expansiunii Universului (vezi energia întunecată ), ceea ce, în cel mai simplu caz, sugerează o constantă cosmologică pozitivă diferită de zero. Până acum, această teorie a fost bine susținută de observații, în special de la sateliții WMAP și Planck . Valoarea Λ = 1,0905 10 −52 m −2 , obținută în ultimele publicații ale colaborării Planck (2020) pentru modelul cosmologic standard Λ CDM , corespunde densității energiei în vid 5,84⋅10 −27 kg/m3 ) [ 3 ] . Valoarea măsurată Λ ≈ 1/(10 miliarde de ani lumină) 2 este apropiată de pătratul invers al razei curente a Universului observabil ; aceasta este o coincidență până la un ordin de mărime, cu alte cuvinte, apropierea densităților energiei întunecate și materiei (obișnuite și întunecate) în Universul modern rămâne neexplicată.

Potrivit multor fizicieni implicați în gravitația cuantică, valoarea mică a constantei cosmologice este dificil de convenit cu predicțiile fizicii cuantice și, prin urmare, constituie o problemă separată, numită „ problema constantei cosmologice ”. Chestia este că fizicienii nu au o teorie care să poată răspunde fără ambiguitate la întrebarea: de ce constanta cosmologică este atât de mică sau chiar egală cu 0? Dacă considerăm această cantitate ca tensorul energiei de vid -impuls , atunci poate fi interpretată ca energia totală care se află în spațiul gol. Valoarea rezonabilă naturală a unei astfel de mărimi este considerată a fi valoarea sa Planck, care este dată și de diferite calcule ale energiei fluctuațiilor cuantice. Se deosebește însă de cel experimental cu ~120 de ordine de mărime, pe care unii autori o numesc „cea mai proastă predicție teoretică din istoria fizicii” [4] . Valoarea naturală a constantei cosmologice așteptată în teorie este apropiată de pătratul invers al lungimii Planck L Pl −2 , în timp ce valoarea observată este Λ ≈ 2,85·10 −122 L Pl −2 .

Vezi și

Soluții la ecuațiile lui Einstein

Note

↑ Strict vorbind, termenul lambda nu este constanta cosmologică în sine, ci produsul său prin tensorul metric, care este un termen aditiv în ecuațiile Einstein. $\Lambda g_{ab},$
↑ Zeldovich Ya. B. Constanta cosmologică și teoria particulelor elementare // Uspekhi fizicheskikh nauk. - 1968. - T. 95 , nr. 5 . — S. 209–230 . - doi : 10.3367/UFNr.0095.196805m.0209 . (Rusă)
↑ Aghanim N. și colab. (Colaborarea Planck). Rezultatele Planck 2018. VI. Parametri cosmologici (engleză) // Astronomie și Astrofizică. - 2020. - Vol. 641 . —P.A6._ _ _ - doi : 10.1051/0004-6361/201833910 . — Cod biblic . - arXiv : 1807.06209 .
↑ Lee Smolin. Problema cu fizica: ascensiunea teoriei corzilor, căderea unei științe și ce urmează . - Boston: Houghton Mifflin, 2006. - ISBN 9780618551057 .

Link -uri

D. Prelegere brută despre teoria corzilor, „ Revoluțiile viitoare în fizica fundamentală ” .

Dicționare și enciclopedii	mare danez mare chinezesc Mare norvegian Rusă mare Britannica (online)
În cataloagele bibliografice	GND : 4571605-5 NKC : ph202526

Fizica dincolo de modelul standard
Dovezi	Problema ierarhiei gauge Materie întunecată energie întunecată Problema constantei cosmologice Problemă CP puternică Oscilații ale neutrinilor
teorii	Technicolor A cincea forță Teoria Kaluza-Klein Marile teorii unificate Teoria tuturor Teoria corzilor
supersimetrie	MSSM teoria superstringurilor supragravitație
gravitația cuantică	Teoria corzilor Gravitația cuantică în buclă Triangularea dinamică cauzală Gravitația cuantică canonică
Experimente	ANNIE Sasso INO REZERVOR SNO Super-K Tevatron Muon g- NOvA