¿Cómo explican las teorías de la gravedad basadas en gravitones la expansión del universo?

En la Relatividad General, la expansión del universo se modela utilizando la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, y la expansión en sí es una expansión métrica por la cual la escala del espacio cambia con el tiempo. Usando las ecuaciones de campo de Einstein, puede derivar las ecuaciones de Friedmann y luego resolver el factor de escala, a ( t ) .

Sin embargo, en la historia reciente ha habido muchos intentos de modelar una teoría cuántica de la gravedad en términos de un gravitón que media la fuerza de la gravedad, a menudo en teorías dependientes del fondo, como la teoría de cuerdas.

Mi pregunta es, ¿cómo podría una teoría como esta, especialmente una dependiente del fondo, modelar la expansión del universo? Si la gravedad se modela como resultado de una partícula de espín 2 y no de la curvatura del espacio-tiempo, ¿cómo puede ocurrir la expansión métrica del espacio?

Cualquier respuesta, especialmente relacionada con la gravedad cuántica como teoría de campo efectiva, o teoría de cuerdas, sería muy apreciada.

EDITAR: encontré un artículo que establece que los gravitones son fluctuaciones de la geometría alrededor del espacio-tiempo plano. Quizás mi error fue suponer que los gravitones y la curvatura del espacio-tiempo son mutuamente excluyentes. Como no tengo una gran comprensión de QFT, esto no sería sorprendente.

La gravedad como EFT tiene una historia reciente activa, pero ha estado bajo estudio serio desde alrededor de 1950. Tal vez mi respuesta aquí sea algo útil: physics.stackexchange.com/a/471191/133418
@Avantgarde jaja, sí, esa es mi publicación también.
@Thatpotatoisaspy Jaja, ¡no me di cuenta de eso!

Respuestas (2)

Esta no es una duplicación exacta de la pregunta anterior porque está preguntando sobre la conexión con la expansión del universo.

Ya en el modelo actual de la expansión del universo se invoca una teoría mecánica cuántica efectiva para modelar las observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB) y el problema del horizonte. . En el modelo mecánico cuántico no hay gravitones, sino inflatones que están homogeneizando el universo muy primitivo al nivel observado. Esto da una breve pero muy grande expansión del universo en ese momento:

historia del universo

Las teorías de la gravedad basadas en gravitones son modelos relevantes después del período de inflación, cuando las partículas tal como las conocemos se forman a partir de la energía primaria. Los gravitones no tienen ningún papel en la expansión del universo al ritmo del Big Bang simple al que vuelve después de la inflación. Hay observaciones de una tasa de expansión acelerada, y hay un problema de investigación abierto, si los inflatones siguen teniendo un papel o qué modelo se ajusta a las observaciones.

Mi pregunta es, ¿cómo podría una teoría como esta, especialmente una dependiente del fondo, modelar la expansión del universo? Si la gravedad se modela como resultado de una partícula de espín 2 y no de la curvatura del espacio-tiempo, ¿cómo puede ocurrir la expansión métrica del espacio?

Uno no debe confundir los marcos en la física. Por ejemplo, el marco completo de la teoría termodinámica surge de la mecánica estadística subyacente, con variables completamente diferentes, pero se ha demostrado que esta aparición es compatible con los datos.

Solo existen modelos mecánicos cuánticos efectivos para la cuantificación de la gravedad. La expectativa es que el modelo definitivo reproduzca el marco macroscópico de la Relatividad General. (de lo contrario, no sería un marco subyacente mecánico cuántico correcto). Aquí hay una respuesta sobre cómo la relatividad general puede surgir de la teoría de cuerdas, que tiene gravitones. Todo esto es materia de investigación actual.

La expansión del universo mismo es un efecto emergente usando el marco matemático de la Relatividad General. La expectativa es que esta aparición se probará rigurosamente una vez que se encuentre un modelo definitivo de la cuantización de la gravedad.

Los gravitones son fluctuaciones del campo gravitatorio, al igual que los fotones son fluctuaciones del campo electromagnético. Por lo tanto, el campo todavía se puede deformar en el sentido GR.

Sí, lamentablemente solo verifiqué esto después de publicar la pregunta jajaja.
Esto es extremadamente superficial y no agrega nada que no estuviera presente en las respuestas a las preguntas que este duplica.