¿Por qué los teóricos de cuerdas parecen ignorar la cosmología?

Probablemente no debería comentar y probablemente recibiré un voto negativo de los teóricos de cuerdas reales (soy un ex cosmólogo teórico / oscilador gravitacional que ha hablado con muchos teóricos de cuerdas y escuchado muchas charlas), pero no puedo resistir. ..

A los teóricos de cuerdas (y, sinceramente, a muchos físicos teóricos) nada les gustaría más que poder explicar la cosmología dentro de la teoría de cuerdas. Un modelo que explicara por qué tenemos cuatro grandes dimensiones de espacio-tiempo, que produjera un mecanismo para resolver el problema de la constante cosmológica o al menos un modelo de gravedad cuántica de primeros principios completamente calculable que implemente el principio antrópico, y resolviera la singularidad del Big Bang sería increíble . A cualquier teórico de la cosmología o de la teoría de cuerdas le encantaría escribir ese artículo.

Desafortunadamente, el espacio de De Sitter es difícil de manejar en la teoría de cuerdas. Hay historias elaboradas (p. ej., KKLT) que pueden respaldar una constante cosmológica positiva, pero es mucho trabajo y solo partes de él pueden calcularse rigurosamente. Tampoco se sabe cómo manejar los fondos dependientes del tiempo en la teoría de cuerdas perturbativa (que se necesita para la cosmología), y nadie sabe realmente qué es la teoría de cuerdas no perturbativa para los espaciotiempos que no son AdS asintóticamente. Puede tomar límites donde la teoría de cuerdas se convierte en supergravedad y desarrollar modelos de teoría de campo dentro de la supergravedad (o una teoría adyacente de supergravedad) y llamarlo "inspirado en la teoría de cuerdas", pero esta imagen puramente de baja energía es un poco aburrida de una cuerda. perspectiva de la teoría.

En términos de la tierra pantanosa: como dijo un teórico de cuerdas en una charla a la que asistí, la tierra pantanosa es un área donde hay muchas afirmaciones demostrables pero no interesantes , y muchas afirmaciones interesantes pero no demostrables , pero muy pocas interesantes y demostrables .declaraciones. Según tengo entendido (pero no soy un experto), las conjeturas que descartan los modelos inflacionarios normales son más especulativas. Así que no estoy seguro de que las afirmaciones sobre los pantanos sean tan claras como suenan en los titulares. Con eso en mente, creo que es bueno que la gente no tome el camino fácil y trate de descartar el hecho de que la conjetura de los pantanos es inconsistente con la inflación estándar. Lo que encuentro menos atractivo es que algunos usarán la conjetura para tomar una posición desfavorable a la inflación, sin una prueba firme de la conjetura y sin dar alguna explicación alternativa de las observaciones que la inflación puede explicar.

Habiendo dicho todo eso, definitivamente hay excepciones: Eva Silverstein, por ejemplo, ha hecho un gran trabajo en el desarrollo de nuevos modelos cosmológicos motivados por la teoría de cuerdas, y Nima Arkhani-Hamed ha aplicado los métodos de amplitud en los que está trabajando a la teoría cosmológica. correladores. Por lo tanto, no es justo decir como una declaración general que los teóricos de cuerdas ignoran la cosmología, aunque creo que es justo que no se haya avanzado mucho en la explicación de la cosmología convencional a partir de los primeros principios de la teoría de cuerdas y que existen algunos obstáculos clave. para hacerlo

Entonces... tl; dr... No creo que los teóricos de cuerdas ignoren la cosmología porque no estén interesados. Creo que lo ignoran porque es difícil : nadie sabe cómo avanzar en los fondos dependientes del tiempo con asintóticas inconvenientes relevantes para la cosmología. Sin embargo, esta es una pregunta capciosa, y hay teóricos de cuerdas que hacen cosas interesantes en cosmología (incluso si no es la tendencia principal de aplicar AdS/CFT a la materia condensada).

No soy un cosmólogo ni un muy buen teórico de cuerdas, pero como estoy interesado en este tema, intentaré responder esta pregunta. Siéntete libre de corregirme si hay algo mal.

Primero, recuerda por qué algunas personas pueden odiar tener que tirar la teoría de cuerdas. Estos puntos pueden parecer obvios, pero a menudo se pasan por alto en debates como estos.

• Lo más importante es que la teoría de cuerdas unifica la mecánica cuántica con la gravedad. Para la QFT convencional, el hecho de que no incluya la gravedad indica obviamente la necesidad de una teoría más profunda. A veces se dice que la teoría de cuerdas está peligrosamente cerca de ser infalsable , pero por otro lado, el Modelo Estándar está en cierto sentido falsificado , ya que no contiene la gravedad. Actualmente, la teoría de cuerdas parece ser la teoría de la gravedad cuántica potencial más interesante con diferencia.
• La teoría de cuerdas podría explicar la estructura precisa del modelo estándar: ¿de dónde provienen el grupo de calibre preciso, las masas y cargas de las partículas y el número de generaciones?
• La teoría de cuerdas posiblemente podría resolver varios otros problemas, como el problema de la jerarquía de masas de Higgs.
• Por último, la teoría de cuerdas es bien conocida por ser un área de investigación fructífera que produce muchos resultados sorprendentes e interesantes que se conectan tanto con la física como con las matemáticas puras.

Entonces, cada vez que conoces a un teórico de cuerdas entusiasta, su sensación sería que la teoría de cuerdas es algo que al menos deberíamos tomar muy en serio, incluso si aún no sabemos cómo y si encaja en nuestro conocimiento experimental actual sobre nuestro Universo.

Mientras tanto, en el lado de la cosmología, hay un poco más de margen de maniobra que en la física de partículas, especialmente si se permiten modelos que parecen ingenuamente antinaturales. Para empezar, no sabemos realmente qué es la materia oscura y no sabemos oficialmente de dónde proviene la energía oscura. Los detalles precisos de la inflación tampoco están aún resueltos, que yo sepa.

Las recientes conjeturas de los pantanos de De Sitter señalan un conflicto potencial entre la cosmología y la teoría de cuerdas. Para los teóricos de cuerdas, hay dos salidas, una aburrida y otra emocionante.

1. La salida aburrida es que algunas conjeturas de pantanos podrían simplemente estar equivocadas. Esto claramente sigue siendo una posibilidad. Por otra parte, si bien no se ha demostrado rigurosamente que las conjeturas sean irrefutables, sí parecen decirnos qué le gusta y qué no le gusta a la teoría de cuerdas, ya que, por lo general, estas conjeturas están respaldadas por buena evidencia (es decir, escenarios de teoría de cuerdas que respaldan la teoría de cuerdas). conjeturas). Por supuesto, no debemos descartar la posibilidad de que una, muchas o todas estas conjeturas admitan lagunas. Pero si vamos a tomar en serio la teoría de cuerdas como una teoría potencial de la naturaleza, deberíamos escuchar lo que tiene que decir.
2. Otra posibilidad es que la teoría de cuerdas esté tratando de decirnos algo realmente no trivial sobre la cosmología. Quizás los modelos cosmológicos bastante extraños resultan muy naturales en la teoría de cuerdas. Tal vez el universo realmente no sea de Sitter, sino que, después de todo, existe la quintaesencia. Tal como lo entiendo, típicamente lo que está en conflicto con la teoría de cuerdas son los modelos cosmológicos , no las observaciones . La teoría de cuerdas podría darnos una nueva forma de hacer cosmología y, con un poco de suerte, podría incluso ser comprobable.

Algún tipo sorprendente de cosmología predicha por la teoría de cuerdas podría incluso contar como una predicción comprobable que puede compararse con observaciones futuras. Así que mirar la forma en que la teoría de cuerdas 'hace' cosmología es definitivamente relevante para los teóricos de cuerdas.

De acuerdo, el documento que citó parece que los teóricos de cuerdas intentan atacar la inflación. Sin embargo, los autores simplemente afirman que parece haber una conspiración dentro de la teoría de cuerdas contra la inflación, al igual que parece haber una conspiración dentro de la teoría de cuerdas contra el espacio-tiempo de De Sitter. Quizás la teoría de cuerdas quiera reemplazar la inflación con algo aún mejor.

Finalmente, todo esto, por supuesto, todavía deja abierta la posibilidad de que la teoría de cuerdas sea incorrecta. La cosmología podría ser un campo prometedor en el que demostrar esto, más que la física de partículas, a la que la teoría de cuerdas se adapta infamemente. Si la teoría de cuerdas realmente conspira contra la inflación, no deberíamos ignorarlo; si, a pesar de todo, la inflación resulta ser correcta, tanto peor para la teoría de cuerdas.

El hecho de que los teóricos de cuerdas traten de construir soluciones de De Sitter muestra que no ignoran la cosmología.

Solo me pregunto por qué se hace tanto esfuerzo para esto, porque la cosmología estándar también funciona en espacios Anti de Sitter.

Ver por ejemplo:

Cosmología del mundo brana

Cosmología estándar en el límite Anti-de Sitter