(Phys.org) —Los físicos han propuesto que las violaciones de la conservación de energía en el universo temprano, como lo predicen ciertas teorías modificadas de la mecánica cuántica y la gravedad cuántica, puede explicar el problema de la constante cosmológica, que a veces se denomina "la peor predicción teórica en la historia de la física".

Los físicos Thibaut Josset y Alejandro Perez en la Universidad de Aix-Marseille, Francia, y Daniel Sudarsky de la Universidad Nacional Autónoma de México, han publicado un artículo sobre su propuesta en un número reciente Cartas de revisión física .

"El principal logro del trabajo fue la relación inesperada entre dos cuestiones aparentemente muy distintas, a saber, la expansión acelerada del universo y la física microscópica, "Josset dijo Phys.org . "Esto ofrece una nueva mirada al problema cosmológico constante, que aún está lejos de resolverse ".

Einstein propuso originalmente el concepto de constante cosmológica en 1917 para modificar su teoría de la relatividad general con el fin de evitar que el universo se expandiera. ya que en ese momento se consideraba que el universo era estático.

Ahora que las observaciones modernas muestran que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado, la constante cosmológica actual puede considerarse como la forma más simple de energía oscura, ofreciendo una forma de dar cuenta de las observaciones actuales.

Sin embargo, Existe una enorme discrepancia (hasta 120 órdenes de magnitud) entre el gran valor teórico predicho de la constante cosmológica y el minúsculo valor observado. Para explicar este desacuerdo, Algunas investigaciones han sugerido que la constante cosmológica puede ser una constante de la naturaleza completamente nueva que debe medirse con mayor precisión. mientras que otra posibilidad es que el mecanismo subyacente asumido por la teoría sea incorrecto. El nuevo estudio cae en la segunda línea de pensamiento, lo que sugiere que los científicos aún no comprenden completamente las causas fundamentales de la constante cosmológica.

La idea básica del nuevo artículo es que las violaciones de la conservación de energía en el universo temprano podrían haber sido tan pequeñas que tendrían efectos insignificantes a escalas locales y permanecerían inaccesibles para los experimentos modernos. sin embargo, al mismo tiempo, estas violaciones podrían haber hecho contribuciones significativas al valor presente de la constante cosmológica.

Para la mayoría de la gente la idea de que se viola la conservación de la energía va en contra de todo lo que aprendieron sobre las leyes más fundamentales de la física. Pero en la escala cosmológica, La conservación de la energía no es una ley tan firme como lo es en escalas menores. En este estudio, los físicos investigaron específicamente dos teorías en las que surgen naturalmente violaciones de la conservación de energía.

El primer escenario de violaciones involucra modificaciones a la teoría cuántica que se han propuesto previamente para investigar fenómenos como la creación y evaporación de agujeros negros, y que también aparecen en interpretaciones de la mecánica cuántica en las que la función de onda sufre un colapso espontáneo. En estos casos, la energía se crea en una cantidad que es proporcional a la masa del objeto que colapsa.

Las violaciones de la conservación de energía también surgen en algunos enfoques de la gravedad cuántica en los que el espacio-tiempo se considera granular debido al límite fundamental de longitud (la longitud de Planck, que es del orden de 10 ^-35 metro). Esta discreción del espacio-tiempo podría haber llevado a un aumento o disminución de la energía que puede haber comenzado a contribuir al inicio de la constante cosmológica cuando los fotones se desacoplaron de los electrones en el universo temprano. durante el período conocido como recombinación.

Como explican los investigadores, su propuesta se basa en una modificación de la relatividad general llamada gravedad unimodular, propuesto por primera vez por Einstein en 1919.

"La energía de los componentes de la materia se puede ceder al campo gravitacional, y esta 'pérdida de energía' se comportará como una constante cosmológica; no se diluirá por la expansión posterior del universo, ", Dijo Josset." Por lo tanto, una pequeña pérdida o creación de energía en el pasado remoto puede tener consecuencias significativas hoy en día a gran escala ".

Cualquiera que sea la fuente de la infracción de conservación de energía, el resultado importante es que la energía que se creó o perdió afectó a la constante cosmológica en una medida cada vez mayor con el paso del tiempo, mientras que los efectos sobre la materia disminuyeron con el tiempo debido a la expansión del universo.

Otra forma de decirlo como explican los físicos en su artículo, es que la constante cosmológica puede considerarse como un registro de la no conservación de la energía durante la historia del universo.

Actualmente no hay forma de saber si las violaciones de la conservación de energía investigadas aquí realmente afectaron la constante cosmológica, pero los físicos planean investigar más a fondo la posibilidad en el futuro.

"Nuestra propuesta es muy general y se espera que cualquier violación de la conservación de energía contribuya a una constante cosmológica efectiva, ", Dijo Josset." Esto podría permitir establecer nuevas restricciones en los modelos fenomenológicos más allá de la mecánica cuántica estándar.

"Por otra parte, la evidencia directa de que la energía oscura proviene de la no conservación de energía parece en gran medida fuera de alcance, ya que tenemos acceso al valor de lambda [la constante cosmológica] en la actualidad y las limitaciones sobre su evolución sólo en tiempos tardíos ".

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