Dudas constantes cosmológicas

La constante cosmológica tiene una interesante historia detrás. Originalmente, cuando Einstein introdujo su teoría de la relatividad general a principios del siglo XX, la ecuación de campo de Einstein, que era la ecuación del campo gravitacional, describía la gravedad como el efecto de la curvatura del espacio-tiempo debido a la presencia de materia y energía. . Quizás ya hayas visto la ecuación, porque es:

$R_{\mu\nu}$-$1/2Rg_{\mu\nu}$=$kT_{\mu\nu}$

Sin embargo, la ecuación de Einstein predijo que la influencia de la gravedad haría que el universo colapsara sobre sí mismo o se expandiera. Tal predicción contradecía el punto de vista de Einstein, quien creía que el universo era infinito y estático, o que nunca cambiaba. Por lo tanto, introdujo la constante cosmológica como una pequeña contribución de densidad de energía requerida para detener la fuerza de gravedad que colapsa o se expande y para mantener el equilibrio del universo. La nueva ecuación se convirtió en:

$R_{\mu\nu}$-$1/2Rg_{\mu\nu}+\Lambda g_{\mu\nu}$=$kT_{\mu\nu}$

Donde la lambda es la constante cosmológica. Sin embargo, el descubrimiento de Hubble de que el universo no era estático sino que se expandía (alrededor de una década después de que se introdujera la constante cosmológica) hizo innecesaria la constante de Einstein. Debido a esto, supuestamente Einstein llamó a su introducción de la constante el "mayor error de mi vida". La constante se eliminó durante muchas décadas hasta que recientemente los científicos descubrieron que el universo se está acelerando en su expansión. Luego se reintrodujo la constante en algunas teorías de inflación para describir la pequeña densidad de energía que impulsa una expansión tan acelerada del universo. Las otras respuestas a esta pregunta discuten más o menos sus usos actuales. Entonces, después de todo, ¡Einstein puede haber tenido razón sobre la constante!

La constante cosmológica es importante por lo menos por dos razones.

1. Nuestro universo actualmente está evolucionando asintóticamente hacia un universo donde una densidad de energía constante domina la densidad de energía total. La constante cosmológica puede interpretarse exactamente así. Por lo tanto, el análisis del estado actual de nuestro universo se basa en gran medida en el concepto de una constante cosmológica, incluso si no sabemos cómo surge.
2. La teoría inflacionaria, que recientemente recibió un fuerte apoyo experimental del experimento BICEP2, afirma que el universo primitivo pasó por una época similar a la de De Sitter durante la cual experimentó una expansión exponencial, impulsada por una gran densidad de energía (casi) constante (es decir, cosmológica efectiva). constante).

Por lo tanto, la constante cosmológica es sumamente relevante tanto para el pasado como para el futuro de nuestro universo. Esta es una cuenta extremadamente condensada y podría expandirse inmensamente. También es interesante por razones históricas y porque '¿por qué no?'.