El espacio vacío, en realidad, puede estar vacío. Aunque la teoría cuántica sugiera que el vacío se debe a unas fluctuaciones de actividad de las partículas, resulta que esta imagen paradójica de la nada puede que no ser necesaria. Una visión más tranquila del vacío también ayudar a resolver una molesta contradicción con la energía oscura, esa elusiva fuerza que se cree que acelera la expansión del universo.
La teoría cuántica de campo nos dice que los pares de partículas de corta duración y sus antipartículas, están constantemente creándose y destruyéndose en un espacio aparentemente vacío.
Una rama de la teoría, llamada cromodinámica cuántica (CDC), donde se explica cómo se comportan los quarks y gluones, las partículas que componen los protones y los neutrones, predice que el vacío debe estar inundado de un mar de interacciones o por un "condensado" de quarks y gluones .
Este escenario ayuda a explicar cómo las partículas hechas de quarks obtienen la mayoría de su masa.
Este condensado conlleva energía, tanto es así que, podría ser considerado como candidato a la misteriosa fuente de energía oscura, y podría describirse con un parámetro llamado constante cosmológica, que es la que medimos a partir de las observaciones de la expansión del universo.
El problema es que cuando los físicos usan la CDC para estimar la densidad del condensado de energía, sus cálculos indican que sería de unas 1045 veces la constante cosmológica.
Pero ahora, Stanley Brodsky del SLAC National Accelerator Laboratory, en Menlo Park, California, y sus colegas han encontrado una manera de deshacerse de esta discrepancia.
Pero ahora, Stanley Brodsky del SLAC National Accelerator Laboratory, en Menlo Park, California, y sus colegas han encontrado una manera de deshacerse de esta discrepancia.
"La gente se ha tomado como cuestión de fe que este condensado de quark está presente en todo el vacío", dice Brodsky.
En cambio, su equipo ha supuesto que este condensado sólo existe dentro de los protones, neutrones, piones y otras partículas que contienen todos los quarks, conocidos colectivamente como hadrones (Physical Review C, DOI: 10.1103/PhysRevC.82.022201).
"En nuestro escenario, los quarks y los gluones no pueden revolotear dentro y fuera de la existencia a menos que estén dentro de los hadrones", señala el miembro del equipo Craig Roberts, del Laboratorio Nacional Argonne, en Illinois.
"En nuestro escenario, los quarks y los gluones no pueden revolotear dentro y fuera de la existencia a menos que estén dentro de los hadrones", señala el miembro del equipo Craig Roberts, del Laboratorio Nacional Argonne, en Illinois.
Por consiguiente, el vacío es mucho más tranquilo y, sobre todo, se reduce el problema que plantea la constante cosmológica.
En 1974, Aharon Casher, de la Universidad de Tel Aviv, en Israel, y Leonard Susskind, ahora en la Universidad de Stanford en California, ya sugirieron que un condensado que esté presente únicamente dentro de los hadrones, podría dar lugar a estas masas de partículas. Brodsky y sus colegas son los primeros en demostrar que esta idea también ayuda a resolver la discrepancia de la energía oscura.
Daniel Phillips, de la Universidad de Ohio, en Atenas, está muy interesado por el resultado, pero apunta que aún queda por demostrar que el condensado no pueda escapar de los hadrones y entrar en el vacío. He indica que el resultado no excluye la existencia de un condensado de vacío.
Otra cuestión es que los condensados de quarks y gluones que predice la CDC no son las únicas entidades a sacudir con la observación de la constante cosmológica.
En 1974, Aharon Casher, de la Universidad de Tel Aviv, en Israel, y Leonard Susskind, ahora en la Universidad de Stanford en California, ya sugirieron que un condensado que esté presente únicamente dentro de los hadrones, podría dar lugar a estas masas de partículas. Brodsky y sus colegas son los primeros en demostrar que esta idea también ayuda a resolver la discrepancia de la energía oscura.
Daniel Phillips, de la Universidad de Ohio, en Atenas, está muy interesado por el resultado, pero apunta que aún queda por demostrar que el condensado no pueda escapar de los hadrones y entrar en el vacío. He indica que el resultado no excluye la existencia de un condensado de vacío.
Otra cuestión es que los condensados de quarks y gluones que predice la CDC no son las únicas entidades a sacudir con la observación de la constante cosmológica.
Otras teorías predicen energías del vacío que también son muy superiores (Ver nota final). "Para resolver el problema de la constante cosmológica habría que eliminar todas estas contribuciones",
dijoDejan Stojkovic, de la Universidad de Buffalo, en Nueva York.
- Nota:
El problema es que todas las fuentes potenciales de esta energía de vacío da unos valores que superan con creces la constante cosmológica, una estimación de la densidad de energía del universo basado en la tasa de expansión observada.
Un nuevo estudio podría haberse librado de una fuente de exceso de energía), pero hay otros, incluso los más problemáticos.
Un nuevo estudio podría haberse librado de una fuente de exceso de energía), pero hay otros, incluso los más problemáticos.
El bosón de Higgs, que se cree puede ser parcialmente responsable de la masa de otras partículas, tiene un campo asociado cuya energía de vacío es 1.056 veces la constante cosmológica observada.
Entre tanto, la energía del vacío asociada a las grandes teorías unificadas, que tienen como objetivo unificar el electromagnetismo y las fuerzas nucleares, dan el mayúsculo valor de
10.110 veces más grande.
La mayor disparidad de todas viene tras los intentos de unificar la mecánica cuántica y la relatividad general.
La mayor disparidad de todas viene tras los intentos de unificar la mecánica cuántica y la relatividad general.
Bajo la llamada gravedad cuántica, la densidad de energía es de 10.120 veces más grande.
"Esto, en suma, comporta las peores predicciones que jamás se hayan hecho en la física", señaló Dejan Stojkovic, de la Universidad de Buffalo, en Nueva York.
Nature
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