La teoría general de la relatividad se basa en el concepto de espacio-tiempo curvo. Para describir cómo se distribuyen la energía y el momento de los campos en el espacio-tiempo, así como cómo interactúan con el campo gravitacional, se utiliza una construcción matemática especial:el tensor de energía-momento. Se trata de una especie de analogía de la energía y el impulso en la mecánica ordinaria.
En la relatividad general, se considera que el tensor de energía-momento no cambia o se conserva. Como ocurre, por ejemplo, en la mecánica ordinaria, se cumple la ley de conservación de la energía. Sin embargo, esta suposición no siempre está justificada. Por ejemplo, a energías suficientemente altas surge el llamado problema de no renormalizabilidad. Técnicamente, esto significa que aparecen fallos matemáticos que no se pueden eliminar.
Un astrofísico de la RUDN ha elaborado una nueva teoría de la gravedad, en la que no se requiere la "ley de conservación" del tensor de energía-momento. El estudio se publica en The European Physical Journal C .
"El problema de la no renormalizabilidad de la gravedad de Einstein es bien conocido. Ha llevado a decenas de intentos de tratarla como una teoría de baja energía. Por ejemplo, en la teoría de cuerdas, la ecuación clásica de Einstein es sólo el primer término de una serie infinita de correcciones gravitacionales Por lo tanto, es posible que a alta energía y/o dentro del horizonte de sucesos de los agujeros negros, la curvatura del espacio-tiempo y la gravedad se desvíen de la teoría general de la relatividad de Einstein.
"Esto se puede explicar de diferentes maneras. Sin embargo, en cualquier caso, la ley de conservación de la energía-momento puede violarse a altos niveles de energía", dijo Hamidreza Fazlollahi, estudiante de posgrado del Instituto Científico y Educativo de Gravedad y Cosmología de la RUDN. Dijo la Universidad.
Fazlollahi ha construido un nuevo modelo gravitacional. Partió de la llamada relación Gibbs-Duhem. Esta es una ecuación que muestra cómo cambian los indicadores de sus componentes en un sistema termodinámico. Después de las transformaciones, tenemos una ecuación que se parece a la ecuación clásica de Einstein en su forma, pero con diferentes factores y constantes. Las ecuaciones de campo se complementaron con dos términos. Uno describe temperatura-entropía y el segundo describe carga e interacción.
El astrofísico demostró que el nuevo modelo gravitacional es coherente para diferentes entornos y puede utilizarse en investigaciones astrofísicas y astronómicas. A modo de ejemplo, el autor puso a prueba la nueva teoría calculando dos etapas del desarrollo del universo:la inflación y la expansión acelerada. Las indicaciones de la nueva teoría son consistentes con las observaciones experimentales.
"Para una aplicación de ejemplo, estudiamos soluciones esféricamente simétricas y la evolución del universo en tiempos tempranos y tardíos. El modelo no dio ninguna discrepancia con respecto a la gravedad de Einstein para el vacío", dijo Fazlollahi.
Más información: H. R. Fazlollahi, Teoría de la gravedad modificada no conservada, The European Physical Journal C (2023). DOI:10.1140/epjc/s10052-023-12003-x
Proporcionado por el Proyecto Científico Lomonosov
