¿Cómo se explica el desplazamiento hacia el rojo cosmológico en términos de gravitones?

Sabemos que los fotones del Big Bang se desplazan continuamente hacia el rojo y pierden cada vez más energía. En términos de la visión del gravitón, ¿cómo explicaría eso? ¿Hacia dónde va la energía?

¿Los fotones emiten o absorben gravitones?

¿Cuál es una buena explicación sin usar la frase "expansión del espacio"?

La energía no va a ninguna parte. Está perdido. Echa un vistazo a ¿El Universo pierde energía? (que está detrás de un muro de pago, pero se puede encontrar en otros lugares).

Respuestas (3)

No hay explicación sin "la frase" expansión del espacio. Tal explicación competiría con la explicación por la expansión del espacio.

¿Por qué no puede haber dos explicaciones matemáticamente equivalentes para un solo fenómeno? Por ejemplo, ¿por qué no podría haber algo análogo a las imágenes de Heisenberg y Schrödinger en la mecánica cuántica?
Puede haber, pero no lo hay, hasta ahora.
No estoy de acuerdo, desde el punto de vista de GR, la expansión del espacio proviene de la elección de las coordenadas espaciales y, desde el punto de vista físico, la justificación para mí es más una cuestión de conveniencia que un hecho absoluto. Por ejemplo, el desplazamiento hacia el rojo cosmológico podría describirse mediante alguna variación de la hipótesis de la 'luz cansada', pero la expansión espacial es más conveniente.
@John Davis Sus declaraciones entran en conflicto con la teoría estándar, así que veamos las referencias revisadas por pares para respaldarlas.
¿De qué manera entran en conflicto con la teoría estándar? ellos no
Debería explicar más, no estoy defendiendo la "luz cansada", simplemente que podrías usar algo similar para explicar GR. Por ejemplo, al usar coordenadas espaciales comóviles, el espacio no se expande, pero la velocidad de las coordenadas de la luz disminuye a medida que retrocede.

Para citar a Mark Whittle (ver sus notas de clase en línea para la clase 16, Cosmología):

"Usted puede preguntar: ¿De dónde va la energía (fotones) viene (vacío)? La respuesta es bastante sutil:

"En un marco newtoniano: va a (viene de) la energía de enlace gravitacional del Universo.

"En un marco GR: aparece como modificaciones a los términos de geometría en Gmn"

tu no

Indiquemos una suposición subyacente de su pregunta:

Las excitaciones de los campos portadores de fuerza están cuantificadas y pueden considerarse como partículas.

Este es uno de los supuestos básicos de la física de partículas y es la clave para comprender y predecir el comportamiento relacionado con el electromagnetismo y las fuerzas nucleares débil y fuerte.

El enfoque de la teoría cuántica de campos para la gravedad no es tan exitoso. Podría decirse que simplemente no funciona. Una de las dificultades cruciales se deriva del siguiente hecho. Las teorías cuánticas de campos se definen sobre una geometría de fondo, pero el campo gravitacional es la geometría.

Una solución parcial es tratar el problema de manera pertubativa: suponga una geometría de fondo y trate las pequeñas variaciones a su alrededor como un campo separado. Este enfoque perturbativo ya es difícil en la teoría clásica de campo de la gravedad (relatividad general) y no se puede volver a normalizar en la versión cuántica (que alguien me corrija si me equivoco).

Pero incluso si funcionara , creo que aún no podríamos responder a su pregunta. Todavía habría que suponer que la geometría de fondo es la de nuestro universo (en expansión, isótropo, homogéneo) y, por lo tanto, el corrimiento al rojo del fotón seguiría siendo un efecto de la geometría, no de las interacciones de las partículas.

En conclusión, que yo sepa, no hay forma de entender la gravedad en forma de gravitones de una manera que sea autoconsistente y pueda responder preguntas como la suya.

No creo que esto sea del todo correcto, la única condición impuesta al espacio-tiempo de fondo por el espacio-tiempo físico es la topología (ver Wald). Entonces, asumiendo una topología de R ^ 4, es muy posible describir un Universo en expansión usando un fondo de Minkowski con una perturbación. Por supuesto, como menciona, tal enfoque para QG no es renormalizable.
¿No necesita que la perturbación en la métrica de fondo sea y permanezca "pequeña" en algún sentido apropiado? Entonces no veo cómo se podría tratar la métrica FLRW como una perturbación en una métrica estática, dado el cambio drástico en los componentes de la métrica.
Necesita que la perturbación sea "pequeña" para que la gravedad linealizada le permita ignorar los términos de orden superior, pero para el enfoque peturbativo de QG no está buscando específicamente ignorar estos términos ya que cualquier QGT necesita abarcar la naturaleza no lineal de general relatividad. Si tiene una copia de Wald, él analiza esto brevemente cuando analiza la gravedad cuántica.
@JohnDavis Verificaré a Wald, ¡lo tengo conmigo!
@JohnDavis pero, al punto de la pregunta, ¿pueden esos términos de perturbación no lineal arrojar luz sobre el desplazamiento al rojo de los fotones en términos de interacciones con gravitones?
No pude responder a esa pregunta, pero me atrevo a suponer que, al igual que el campo cercano de una fuente electromagnética no es muy susceptible de descripciones ordenadas en términos de ondas electromagnéticas, tal situación no sería susceptible de una clara descripción. descripción en términos de gravitación.
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