Ist die kosmologische Konstante der einfachste Kandidat für dunkle Energie?

Der$10^{120}$beunruhigt Physiker immer noch sehr. Es kam von der Annahme, dass der CC auf Vakuumenergie im Universum zurückzuführen ist, und die natürlichste Zahl, wenn man grundlegende Berechnungen davon anstellt, gibt Ihnen die$10^{120}$. Unter https://en.m.wikipedia.org/wiki/Cosmological_constant erfahren Sie, wie Sie die Nummer und andere Beschreibungen des CC erhalten

Das Problem ist also, dass wir nicht wissen, wie wir den CC aus der Quantenfeldtheorie oder einer anderen Theorie, die abgeschlossen und als gültig akzeptiert wird, sicher berechnen können. Das wird ein Problem bleiben, mit der entsprechenden Ungewissheit darüber, was der CC ist, bis wir entdecken, was die Teilchen oder „Dinge“ sind, die für die dunkle Energie verantwortlich sind, und einen Weg finden, die Anzahl abzuschätzen, die für den CC führen würde. von einer akzeptierten Quantengravitationstheorie.

Sie meinen, dass eine kosmologische Konstante einfacher ist als Modelle, in denen dunkle Energie dynamisch variiert. Es ist tatsächlich ziemlich schwierig, eine variierende Dunkle Energie in die Struktur der Allgemeinen Relativitätstheorie einzufügen. Naive Versuche, Λ variabel zu machen, führen dazu, dass der Spannungs-Energie-Tensor eine nicht verschwindende Divergenz aufweist, wodurch GR nicht selbstkonsistent wird.

Ich würde zuerst auf meinen Stack Exchange-Beitrag schauen. Wie hat sich das Universum von "dunkle Materie dominiert" zu "dunkler Energie dominiert" verändert? zu einem verwandten Thema. Ich leite die beschleunigte Expansion des Universums unter Verwendung der Newtonschen Mechanik ab. Das Überraschende ist, dass ein konstantes positives Energie- oder Massenäquivalent im Vakuum zu einer abstoßenden Kraft führen kann. Dieses grundlegende Ergebnis überträgt sich auf die allgemeine Relativitätstheorie.

Der$120$Das Größenordnungsproblem hat mit der Natur dieses Vakuums und der Bestimmung der tatsächlichen Energiedichte zu tun. Die kosmologische Konstante$\Lambda~\simeq~10^{-52}cm^{-2}$ist extrem klein, was einer der Gründe dafür ist, dass es so lange gedauert hat, die beschleunigte Expansion des Universums zu entdecken. Es erforderte Beobachtungen einer Typ-I-Supernova, die weit genug entfernt war, um diese Variation zu erkennen. Dieses Problem ist ein Teil der Schwierigkeit bei der Renormierung der Gravitation.

Die Schwierigkeit bei der Renormierung der Gravitation kann im folgenden Argument gesehen werden. Die Hauptschwierigkeit liegt bei Schleifen. Wir betrachten die folgende Schleife

In diesem Diagramm haben wir Knoten$V~\sim~p^2$und interne Linien$\sim~1/p^2$und die Schleife mit$O~\sim~\int d^4p$. Der Grad der Divergenz (der Exponent der Divergenz) ergibt die$D~=~2V~-~2L~+~4O$Die Euler-Charakteristik für diesen Graphen ist$1~=~V~-~L~+~O$oder das$2(V~-~L)~=~2~-~2O$so dass$D~=~2(1~+~O)$. Das bedeutet, dass die Divergenz mit zunehmender Ordnung des Diagramms unbegrenzt zunimmt.

Wir könnten jedoch annehmen, dass die Reihenfolge dieser Schleifendiagramme bei eins abschneidet. Wir haben dann die Integration aus$k~=~0$Zu$k~=~1/\ell_{p}$, für$\ell_p~=~\sqrt{g\hbar/c^3}$ $=~1.6\times 10^{-35}m$die Plancklänge. Die Divergenz ist dann Ordnung$4$oder$\simeq~10^{140}m^{-4}$. Die erwartete kosmologische Konstante wäre dann$\Lambda_p~\simeq~10^{70}m^{-2}$das ist$122$Größenordnungen größer als die gemessene kosmologische Konstante.