LA ENERGÍA OSCURA Y EL FALSO VACÍO

http://www.blogastronomia.com/wp-content/uploads/2007/03/energia-oscura-big-bang.jpgEl puzzle cósmico
¿Qué es la Energía Oscura? ¿Estamos en un vacío real o un falso vacío? ¿Son el principio de la inflación y como están relacionada con ella?

Imagine que casi ha terminado con un complicado rompecabezas, con excepción de una única y última pieza que le falta. Usted sabe el tamaño y la forma de la pieza faltante, y piensa que incluso sabe cuál es la imagen final que verá una vez que la pieza esté en su lugar.

Ahora imagine que realmente le faltan muchas más piezas que una, de hecho, todas las piezas que le encajaban tan cuidadosamente solo son una mínima sección de un rompecabezas mucho más grande. Ahora de repente, usted ya no tiene ni idea de la imagen que se vera una vez acabe el rompecabezas y entonces es cuando se da cuenta de que todavía tiene mucho trabajo por hacer.

Eso es lo que les sucedió a los cosmólogos en la última década de los 90. Después de hacer un cuidadoso censo de toda la materia "ordinaria" en el universo- es decir, de la masa contenida en todas las estrellas, nebulosas, galaxias...que emiten luz,- los científicos empezaron con la catalogación de los materiales "oscuros" necesarios para que se dieran lugar los efectos gravitatorios observados. Pieza por pieza, los científicos fueron reuniendo la imagen del universo, y, resulto que les faltaba algo. En 1998, los astrónomos hicieron un descubrimiento que cambió fundamentalmente nuestra comprensión del universo. Usando las supernovas distantes como “balizas cósmicas”, los astrónomos observaron que nuestro universo se estaba expandiendo. Esperaban encontrar que la expansión se estaba ralentizando, o que nos deslizábamos lentamente hacia un universo que se frenaba desde el Big Bang. Sin embargo, en las lejanas supernovas la velocidad disminuía más rápidamente que en las cercanías de la Tierra. Y toda la materia conocida en el universo-tanto la ordinaria como la oscura-no podían proporcionar la energía necesaria para impulsar esa aceleración. El descubrimiento significaba que, en alguna parte de ese “censo de elementos” del universo, los astrónomos habían perdido algo que era muy, muy grande.

"Para la mayoría de la gente era muy difícil de creer", recuerda Alexander Vilenkin, cosmólogo de la Universidad Tufts. "Al principio se tenía la esperanza de que había algo mal con las mediciones, y que todo este problema iba a desaparecer pronto." Así que cuando las mediciones se confirmaron, añade Vilenkin, "la comunidad de la física se encontraba en shock."

La energía oscura
A pesar del choque inicial, de acuerdo con Sean Carroll, un físico en el California Institute of Technology, "Hubo un reconocimiento inmediato que, si los datos eran ciertos, se podrían resolver un gran número de problemas de un sola vez."Lo que los Cosmólogos llaman el misterio de la aceleración del universo quedaba resuelto por la "energía oscura"." Aunque sabemos pocas cosas acerca de la energía oscura. Sabemos, por ejemplo, que tiene presión negativa. Es decir, que así como una fuerza como la gravedad "tira de las cosas" en el caso de la energía oscura, sucede el efecto contrario. Tiene características similares a la tensión en una banda de goma que se estira, esto es lo que ha causado que algunos científicos la describan como una especie de antigravedad.

En segundo lugar, a diferencia de la materia oscura, la energía oscura no se agrupa con la materia ordinaria. En lugar de ello, la energía oscura impregna cada centímetro de espacio vacío. Y ya que la energía oscura está entretejida con el tejido mismo del espacio, a medida que el universo se expande, más energía oscura hay. Por lo tanto, ya que el universo se expande, la energía oscura se está convirtiendo en un componente con mayor y mayor importancia a medida que pasa el tiempo. La primera pregunta que se plantean los físicos es: ¿qué hay que reúna estas dos características? Los físicos tienen un candidato para ello: la energía del vacío cuántico, la energía de las partículas virtuales que aparecen y desaparecen en el espacio conforme al principio de incertidumbre de Heisenberg. Sin embargo, la predicción sobre la magnitud de esta energía está tan escandalosamente fuera de los niveles observados que muchos físicos piensan que en realidad su valor podría ser igual a cero.

"Estamos estancados con dos problemas muy interesantes", dice Carroll. "¿Por qué es la energía del vacío tan grande en el papel?", y ¿por qué es de hecho, es tan pequeña?. Algunos cosmólogos están mirando a las épocas temporales pasadas buscando pistas sobre la energía oscura o otras cosas que causaran la aceleración cósmica. Después de todo, no es extraño para nuestro universo tener procesos de crecimiento: Se experimentó uno muy grande inmediatamente después del Big Bang, cuando se hincho enormemente desde prácticamente la nada en una pequeña fracción de segundo. Alan Guth, físico en el Massachusetts Institute of Technology, llamó a esa expansión inicial que duro fracciones iniciales del primer segundo "inflación". La Inflación explica elegantemente muchas de las características y sorprendentes cualidades de nuestro universo: su aparente uniformidad en las grandes distancias, su "plana" geometría, y la existencia de las galaxias y cúmulos de galaxias. ¿Podría la inflación del universo-bebe estar vinculada a la "tardía" inflación que los astrónomos están observando hoy? "Si entendemos cómo y por qué la expansión acelerada ocurre en un contexto, entonces podemos ser capaces de entender cómo y por qué ocurre en otros", dice el físico Fred Adams de la Universidad de Michigan. "Sin embargo, en el momento actual, simplemente no se sabe si están relacionados o no." "La teoría convencional es que los dos inflaciones no están relacionadas", añade Vilenkin.
Hay otra posible solución para el problema de la energía oscura, que tiene consecuencias preocupantes para el destino de nuestro mundo. Tal vez la energía del vacío que alimenta la aceleración de la expansión del universo no es en realidad el nivel más bajo de energía que hay. Tal vez, como lo describe Carroll, "El verdadero valor de la energía del vacío es cero," y nosotros simplemente no lo hemos visto todavía. Si es así, podemos estar viviendo en lo que los teóricos llaman un "falso vacío". "El concepto de un falso vacío es el espacio vacío que no tiene densidad cero de energía asociado a el, por lo que el espacio no está realmente vacío, sino que tiene alguna densidad de energía que actúa como una constante cosmológica ", dice Adams. (la propuesta de la famosa constante cosmológica de la que se retractó en su momento Einstein, es un marcador de posición que el utilizó en sus ecuaciones para garantizar un universo estático antes de que se descubriera la expansión del universo). El problema, dice Carroll, es que" no se puede decir la diferencia entre un falso vacío que eventualmente decae de uno que que será estable para siempre. "O más bien, usted no querría llegar a saberlo jamas" Ya que la única manera de demostrar observacionalmente que vivimos en un falso vacío sería observar su decaemiento ", explica Vilenkin. "Esto requeriría una burbuja de verdadero vacío un núcleo que se ampliaría y afectaría a nuestra Tierra, convirtiendo todo a su alrededor en algunas exóticas formas de la materia. La burbuja llegaría prácticamente sin previo aviso, y se expandiría a una velocidad cercana a la de la luz. " la burbuja no sería divertida, si se diera este escenario, el universo entero sería como un hombre que se cae de una ventana, pero cae sobre un toldo. Nuestro universo tuvo su primera caída en el momento del Big Bang, y aunque las cosas pueden parecer estables en este momento, estamos realmente haciendo equilibrios en un toldo cósmico, esperando una segunda caida hasta llegar a tierra.
Afortunadamente, la mayoría de los modelos de inflación describen a nuestro universo como algo que "rodará lentamente" hacia un verdadero vacío, la caída no será como caer de una ventana, explica Carroll. Distinguir entre los dos escenarios es "un gran proyecto de observación para los cosmólogos," dice Carroll. Los científicos están trabajando actualmente para realizar un seguimiento de la expansión del universo cada vez con mayor precisión, utilizando el mismo tipo de supernovas que primero insinuó a la existencia de energía oscura, así como el examen de cómo son las estructuras como los cúmulos de galaxias forman y como evolucionan. Si esos resultados completan el rompecabezas aún no se sabe. No obstante, los científicos como Adams, Vilenkin, Carroll creen que no hay rompecabezas sin solución.

Basado en artículo de KATE BECKER para FQXI

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