¿Podría la energía oscura ser alimentada por partículas de fuerza que obedecen a la mecánica cuántica?

En realidad, esa primera afirmación no es correcta. El universo no se está expandiendo debido a la energía oscura. Está acelerando debido a la energía oscura. La expansión normal, llamada expansión métrica, es un efecto de la relatividad general. Cuando obtienes una distribución homogénea de materia o radiación (un fluido perfecto, un gas uniforme, radiación, una distribución homogénea de galaxias en el caso del universo actual), puedes resolver las ecuaciones de campo de Einstein para la relatividad general para un universo en expansión, llamada la métrica FRW. En esta métrica, la distancia entre los objetos enlazados (es decir, las galaxias de hoy) aumenta con el tiempo. Esto no requiere energía oscura, solo un universo lleno de materia o radiación.

Aquí hay un artículo simple sobre algunos conceptos erróneos sobre el universo en expansión, recomiendo leerlo:

http://www.mso.anu.edu.au/~charley/papers/LineweaverDavisSciAm.pdf

Entonces, antes del descubrimiento de la energía oscura, el universo en expansión se entendía perfectamente bien. Sin embargo, asumimos que esta expansión se estaba desacelerando. Sin embargo, un descubrimiento a finales de los noventa que le valió el Premio Nobel de Física 2011 demostró que el universo no solo se está expandiendo, sino que se está acelerando. Entonces, este es el papel de la energía oscura.

Se han propuesto muchos candidatos diferentes para la energía oscura, pero uno es muy favorecido, la constante cosmológica. En las ecuaciones de Einstein para la relatividad general, puede agregar un término adicional,$\Lambda$, el jugaría el papel de una energía de vacío de presión negativa . Esto tiene el efecto de acelerar la expansión del universo.

¿Por qué confiamos en que la energía oscura es solo una constante cosmológica? Una de las características definitorias de una constante cosmológica es su ecuación de estado. La ecuación de estado,$w$, es dado por$p \over \rho$, dónde$p$es la presión que contribuye, y$\rho$es la densidad de energía. Una constante cosmológica tiene$w=-1$. El informe de siete años de WMAP registró el valor como$w=-1.1 ± 0.14$. Dentro de los márgenes de error, la constante cosmológica encaja muy bien.

La teoría cuántica de campos también predice la existencia de una energía de vacío, por lo que se esperaba que esta coincidiera con el valor de la constante cosmológica. Sin embargo, el valor calculado por QFT fue enormemente mayor. Utilizando el límite superior de la constante cosmológica, se ha estimado que la energía del vacío en un metro cúbico de espacio libre es de 10^-9 julios. Sin embargo, la predicción de QFT es la friolera de 10^113 julios por metro cúbico. Esta es la 'catástrofe del vacío'.

Para ver una página simple de las preguntas frecuentes de Usenet sobre la constante cosmológica, consulte aquí:

http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo_constant.html

Para una descripción muy completa, ver aquí:

http://philsci-archive.pitt.edu/398/1/cosconstant.pdf

Entonces, debido a que la constante cosmológica funciona tan bien como una descripción de la energía oscura y está respaldada por la evidencia, la preferimos a una descripción como la quintaesencia o algo similar a la explicación que usted propuso.

Adición - Con respecto a las fluctuaciones cuánticas:

El universo muy primitivo estaba lleno de un plasma obscenamente caliente y denso y un baño de radiación. La expansión métrica del espacio enfrió y corrió hacia el rojo la radiación, y descompuso el plasma en un gas de hidrógeno mucho menos denso. Esta es la naturaleza esencial del modelo del big bang , que debe tener en cuenta que no tiene nada que ver con un 'bang'. El modelo fue confirmado por observaciones, sobre las cuales puede leer aquí .

Sin embargo, hay algunos problemas: el primero es el problema de la planitud. Observamos que el universo está muy, muy cerca de ser espacialmente plano. Dado que la expansión haría que el universo se desviara de la planitud, debe haber sido aún más plano en el momento del big bang. Ridículamente plano. ¿Cómo llegó de esta manera? En segundo lugar está el problema del horizonte. Observamos que el universo es homogéneo a gran escala, es decir, es prácticamente igual en todas partes. Esto significa que el plasma primordial también debe haber sido perfectamente homogéneo, lo que está confirmado por las observaciones del fondo cósmico de microondas.. Sin embargo, si la expansión del universo fue extremadamente rápida desde el tiempo cero en adelante, ¿cómo llegó este plasma al equilibrio? Ciertamente no tendría tiempo para hacer esto. Y tercero es el problema del monopolo. Las Grandes Teorías Unificadas, o GUT, son teorías que unifican la interacción electrodébil con la fuerza nuclear fuerte. Tienen la desafortunada característica de predecir que las altas temperaturas del universo primitivo deberían haber producido una gran cantidad de monopolos magnéticos pesados, que ciertamente no observamos. El cuarto es el problema de la homogeneidad: ¿por qué no hay heterogeneidades además de las galaxias? ¿Qué hizo que el plasma primitivo fuera tan 'suave'?

Un modelo llamado inflación soluciona todos estos problemas. La inflación propone que el universo muy primitivo experimentó una enorme expansión, aumentando el universo al menos 60$e$-pliegues. Esta expansión sería impulsada por el campo inflatón . Este campo alcanzaría un valor de energía indeseable, llamado falso vacío. Cuando está en este falso vacío, tiene la propiedad de ejercer una enorme presión negativa (algo similar a la energía oscura). Esto impulsa la inflación. Después de un período de tiempo muy corto, el campo inflatón alcanza su verdadero vacío (a través de efectos cuánticos normales como el efecto túnel). Cuando esto sucede, se descompone en un baño de radiación, calentando el universo para que el modelo del Big Bang pueda continuar desde allí.

Entonces, ¿cómo resuelve esto los problemas del modelo del Big Bang? Bueno, la enorme expansión eliminaría cualquier curvatura, haciendo que el universo sea extremadamente plano. Esto resuelve el problema de la planitud. En segundo lugar, permitiría que el universo se expandiera muy lentamente antes de la inflación, lo que le permitiría llegar al equilibrio. Esto resuelve el problema del horizonte. Cualquier monopolo producido en el universo primitivo se habría repartido de modo que solo veríamos uno en todo el universo observable, por lo que el problema del monopolo está resuelto. Y, por último, la inflación "eliminaría" cualquier falta de homogeneidad a gran escala con la rápida expansión.

Entonces, aquí es donde entran esas fluctuaciones cuánticas: antes de la inflación, algunas regiones del plasma primordial se habrían vuelto ligeramente más densas debido a las fluctuaciones cuánticas. Cuando el universo se infle, los cambios aleatorios en la densidad que provienen de la mecánica cuántica se magnificarán. y terminas con lo que se llama un "espectro de energía libre de escala".

Es como dibujar una pequeña línea en un globo plano. Infla el globo y la línea se hará muy grande. De manera similar, las perturbaciones de pequeña densidad se convierten en 'semillas' primordiales. Dado que se deben a fluctuaciones aleatorias, esperaríamos que esto produjera un universo que tuviera una distribución uniforme de galaxias, como la nuestra. A partir de ahí, la materia oscura se acumula alrededor de estas semillas, que luego atrae el resto de la materia para formar protogalaxias. A partir de ahí, se desarrollan galaxias completas.

Este artículo en Wikipedia describe un modelo de la formación del universo en el que no solo las faltas de homogeneidad de la radiación cósmica de fondo surgen de los efectos cuánticos, sino también la distribución de la materia tal como la vemos actualmente.

Se supone que la formación de galaxias ocurre, a partir de las teorías de formación de estructuras, como resultado de pequeñas fluctuaciones cuánticas posteriores al Big Bang. El modelo más simple para esto que está en acuerdo general con los fenómenos observados es la cosmología \Lambda Cold Dark Matter; es decir, el agrupamiento y la fusión es la forma en que las galaxias ganan masa y también pueden determinar su forma y estructura.

Editar: por cierto, el título "partículas de fuerza" no es aplicable. Las partículas de fuerza no podrían ser energía oscura, porque de existir como "fuerza" interactuarían con la materia y por lo tanto no serían oscuras, es decir, invisibles. Las partículas de fuerza que conocemos, los fotones, los gluones, los Z y los W son muy interactivos, como debe serlo también el gravitón que aún no hemos visto.

Mark mencionó la ecuación de estado en su respuesta, pero creo que vale la pena enfatizar (y simplificar) este punto, ya que es la diferencia clave entre la energía oscura y (cualquier forma de) materia.

A medida que el universo se expande, la materia que contiene se diluye, es decir, tiene la misma cantidad de materia en un volumen de espacio cada vez mayor, por lo que la densidad promedio de la materia cae de manera constante.

La diferencia clave con la energía oscura es que no se diluye. La energía oscura es una propiedad del propio espacio, por lo que permanece constante a medida que el universo se expande. Esto significa que la energía oscura no puede ser causada por ninguna forma de materia, oscura o de otro tipo.

La razón por la que la energía oscura y la materia no se diluyen es porque es una "copia de seguridad de datos" de todas las posibilidades que no se manifestaron en "materia conocida". A medida que se toman más y más decisiones (universos divididos), crece un árbol de probabilidad más grande que conduce invariablemente a tener (a) almacenar más información en la copia de seguridad. Este efecto es lo que llamamos "gravedad", ya que se muestra que se escapa del conjunto de posibilidades que solo existieron durante una fracción de tiempo y no se manifestaron en "materia".

Este efecto cuántico afecta nuestro universo de "materia real" a tal grado que todas las fuerzas fundamentales ahora están tratando de entenderse como una sola fuerza de "gravedad cuántica" en algún momento.

A medida que estas posibilidades "no tan reales" crecen con el tiempo, también lo hace el efecto gravitacional que provocan. Explicando así por qué el universo no solo se expande sino que también se acelera con el tiempo.

Más concretamente, ¿alguien ha descubierto el proceso de encriptación? La gravedad, por supuesto, es la clave, pero ¿cómo nos permite desbloquear la materia oscura y aprovecharla hasta tal punto que podamos manifestar la materia real? Un replicador de estilo Star Trek, por así decirlo.

Los fotones parecen ser la clave, o al menos las colisiones de alta energía. Creo que necesitamos lograr una civilización typ1 como mínimo para tener esta enormidad de poder a nuestra disposición. La fusión láser es un proceso muy prometedor y podría ser nuestra respuesta para controlar la gravedad cuántica.