¿Es la constante cosmológica el candidato más simple para la energía oscura?

El$10^{120}$todavía preocupa mucho a los físicos. Provino de asumir que el CC se debe a la energía del vacío en el universo, y el número más natural cuando uno hace cálculos básicos te da el$10^{120}$. Vea cómo obtener el número y otra descripción del CC en https://en.m.wikipedia.org/wiki/Cosmological_constant

Entonces el problema es que no sabemos cómo calcular con certeza el CC a partir de la teoría cuántica de campos, o cualquier otra teoría que esté completa y aceptada como válida. Eso seguirá siendo un problema, con la correspondiente incertidumbre sobre qué es el CC hasta que descubramos cuáles son las partículas o 'cosas' que son responsables de la energía oscura, y obtengamos una forma de estimar el número que conduciría al CC, de alguna teoría aceptada de la gravedad cuántica.

Lo que quieren decir es que una constante cosmológica es más simple que los modelos en los que la energía oscura varía dinámicamente. En realidad, es bastante difícil hacer que una energía oscura variable encaje en la estructura de la relatividad general. Los intentos ingenuos de hacer que Λ sea variable hacen que el tensor de tensión-energía tenga una divergencia que no desaparece, lo que hace que GR no sea autoconsistente.

Primero miraría mi publicación de Stack Exchange ¿Cómo cambió el universo de "dominado por materia oscura" a "dominado por energía oscura"? sobre un tema relacionado. Derivo la expansión acelerada del universo utilizando la mecánica newtoniana. Lo sorprendente es que una energía positiva constante o una masa equivalente en el vacío puede resultar en una fuerza repulsiva. Este resultado básico se traslada a la relatividad general.

El$120$El problema de órdenes de magnitud tiene que ver con la naturaleza de este vacío y encontrar la densidad de energía real. La constante cosmológica$\Lambda~\simeq~10^{-52}cm^{-2}$es extremadamente pequeño, razón por la cual tomó tanto tiempo descubrir la expansión acelerada del universo. Requirió observaciones de supernova de tipo I lo suficientemente alejadas para detectar esta variación. Este problema es parte de la dificultad con la renormalización de la gravitación.

La dificultad con la renormalización de la gravedad se puede ver en el siguiente argumento. La principal dificultad radica en los bucles. Consideramos el siguiente bucle

En este diagrama tenemos vértices$V~\sim~p^2$y líneas internas$\sim~1/p^2$y el bucle con$O~\sim~\int d^4p$. El grado de divergencia (el exponente de la divergencia) da el$D~=~2V~-~2L~+~4O$La característica de Euler para este gráfico es$1~=~V~-~L~+~O$o eso$2(V~-~L)~=~2~-~2O$de modo que$D~=~2(1~+~O)$. Esto significa que la divergencia aumenta sin límite a medida que aumenta el orden del diagrama.

Sin embargo, podríamos suponer que el orden de estos diagramas de bucle se corta en uno. Entonces tenemos la integración de$k~=~0$a$k~=~1/\ell_{p}$, para$\ell_p~=~\sqrt{g\hbar/c^3}$ $=~1.6\times 10^{-35}m$la longitud de Planck. La divergencia es entonces orden$4$o$\simeq~10^{140}m^{-4}$. La constante cosmológica esperada sería entonces$\Lambda_p~\simeq~10^{70}m^{-2}$esto es$122$órdenes de magnitud mayores que la constante cosmológica medida.