Problema constantei cosmologice

Problema constantei cosmologice este o expresie fixată în astrofizica modernă, adică contradicția care există între predicția valorii constantei cosmologice prin aplicarea a două teorii fizice fundamentale, teoria generală a relativității (GRT), precum și fizica cuantică și măsurători experimentale ale valorii sale.

Valoarea prezisă este cu 120 de ordine de mărime mai mare decât valoarea măsurată experimental, „cea mai proastă predicție făcută vreodată de o teorie științifică”, conform lui Lee Smolin [1] .

Constanta cosmologica si vid fizic

Vidul fizic , cea mai mică stare de energie a unui câmp cuantizat , este prezis de teoria câmpului cuantic ca având o densitate de energie care poate fi diferită de zero (numită energie zero). Datorită așa-numitei renormalizări , probabilitățile procesului nu depind de energia zero, astfel încât în cadrul QFT, energia zero rămâne nemăsurabilă.

Ecuațiile GR includ, de asemenea, o cantitate cunoscută sub numele de constantă cosmologică sau termenul lambda, o constantă fizică care caracterizează proprietățile vidului:

$\Lambda =8\pi G{\frac {w}{c^{4)}}$ , unde este densitatea energiei în vid. $w$

Această valoare poate fi măsurată experimental datorită influenței sale asupra metricii (curburei) spațiului în ansamblu.

Valoare experimentală

Constanta cosmologică poate fi măsurată prin influența sa asupra recesiunii galaxiilor. Aceste măsurători au fost făcute în 1998 de două grupuri de astronomi care studiau supernove (vezi energia întunecată ), și s-a obținut o valoare foarte mică pentru constanta cosmologică: m −2 . Distorsiunile Universului devin perceptibile doar la scări comparabile cu dimensiunea părții observabile a Universului, m. Pentru aceste măsurători Saul Perlmutter , Brian P. Schmidt și Adam Riess au primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru 2011. $\lambda$ $\Lambda \sim 10^{{-53}}$ $\Lambda ^{{-1/2}}=3\cdot 10^{{26}}$

Predicție

Chiar și un singur câmp cuantic, de exemplu, unul electron-pozitron, conform QFT , creează în vid o densitate de energie „zero” de ordinul lui , care în sine dă valoarea constantei cosmologice m −2 , care este supraestimată. cu multe ordine de mărime. O estimare mai precisă a energiei „zero” prin metodele QFT se apropie de densitatea Planck în ordinea mărimii (masa și energia sunt legate de ecuația Einstein), ceea ce este și mai departe de realitate. $w\sim m_{e}\left(m_{e}{\frac {c}{\hbar }}\right)^{3}c^{2}$ $\Lambda \sim 3\cdot 10^{{-17}}$

Note

↑ Lee Smolin. Problema cu fizica: ascensiunea teoriei corzilor, căderea unei științe și ce urmează . - Boston: Houghton Mifflin, 2006. - ISBN 9780618551057 .

Link -uri

Constanta cosmologica . Preluat la 10 august 2012. Arhivat din original la 10 august 2012. (nedefinit)
S. Weinberg. „Problema constantei cosmologice” (Maurice Loeb Lectures on Physics at Harvard University) // Advances in Physical Sciences . - Academia Rusă de Științe , 1989. - T. 158 , nr. 8 . - S. 639-678 . - doi : 10.3367/UFNr.0158.198908d.0639 . Arhivat din original pe 10 august 2012. (Rusă)
O'Dowd, Matt Criza în cosmologie . PBS Spacetime (24 ianuarie 2019). (nedefinit)