Es una muy buena pregunta.
La mayoría de la gente imagina que el universo es neutral en general.
Habría un problema si el universo es finito (compacto) con una carga neta, ya que las líneas de campo eléctrico se enrollarían en todo el universo para siempre si el fotón realmente no tiene masa. Pero el universo no necesita ser finito: parece que está bastante cerca de ser plano y también puede ser infinito.
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Pero se ha propuesto un universo cargado en más de una ocasión. Herman Bondi hizo un primer intento para explicar la expansión del universo por medio de la repulsión electrostática.
Sugirió que esto podría ser causado por una pequeña diferencia en la carga del electrón y el protón, y luego resolvió algunas de las consecuencias, que otros han seguido.
Sin embargo, en muy poco tiempo, la diferencia de carga entre el electrón y el protón se vio limitada a ser extremadamente pequeña por los experimentos directos mejorados del tipo de gota de aceite Millikan. El límite actual de esta diferencia de carga es
[matemáticas] \ Delta q_ {ep} <\ sim 10 ^ {- 21} e [/ matemáticas],
lo cual es suficiente para descartarlo como causa de la expansión del universo.
Existen otros límites para diferencias de carga similares entre otras especies de partículas provenientes de experimentos y observaciones astronómicas, y cualquier carga en el fotón está muy estrictamente limitada a cero. Para ciertos tipos de materia oscura también hay restricciones muy estrictas sobre cualquier carga que pueda llevar.
Pero el número de bariones también se muestra por restricciones directas para ser conservado en todas las interacciones de partículas observadas.
Y, sin embargo, según toda evidencia observacional de los rayos cósmicos, no hay signos de una gran concentración de antimateria en el universo. Entonces parece que o el universo comenzó con un exceso de bariones, o que algo en las interacciones básicas que ocurrieron en el universo temprano debe haber violado la conservación del número de bariones.
En realidad, existen mecanismos imaginables, incluso dentro del modelo estándar de física de partículas, para violar la conservación del número bariónico. Sin embargo, ninguno de estos mecanismos de modelo estándar parecería ser suficiente para producir la asimetría de materia-antimateria observada en los mejores modelos disponibles del universo temprano. Por lo tanto, parece que se requiere algo más allá del modelo estándar.
Por lo tanto, uno puede preguntarse si la conservación de la carga también podría violarse. Posiblemente, la carga podría haber escapado a dimensiones adicionales, si es que existe, o podría haber alguna otra carga que viola la interacción que estaba activa en el universo primitivo.
Resulta que, si la distribución de la carga neta fuera uniforme y homogénea, y si uno modela el universo como un medio con conductividad infinita, lo que parece ser una suposición razonable en la mayoría de los casos durante la evolución del Big Bang, entonces no habría campos eléctricos detectables.
Sin embargo, podría haber un campo magnético debido al movimiento de la carga neta en un universo que se está expandiendo. Este campo a su vez habría creado vorticidad en la materia, y esta vorticidad resulta ser suficiente para crear anisotropía en la radiación cósmica de fondo de microondas.
Este argumento coloca una restricción cosmológica muy fuerte sobre cualquier posible carga neta del universo. El exceso de carga por barión estaría limitado por
[matemáticas] q_ {ep} <10 ^ {- 26} \, e [/ matemáticas].
http://arxiv.org/pdf/hep-ph/0310…
La restricción sería más débil para un campo magnético no uniforme, pero aún bastante fuerte, y comparable con los mejores límites terrestres en la diferencia de carga de protones de electrones.
Sin embargo, este argumento es, obviamente, bastante dependiente del modelo: es muy probable que se pueda evitar si se intenta una cosmología no estándar de alguna banda, pero, naturalmente, otras restricciones entran en juego, por supuesto.
Resulta que los efectos directos de la carga neta en los fotones y otras partículas que viajan a través del universo serían bastante pequeños siempre que la carga sea pequeña. La presencia de la carga neta dará como resultado la dispersión de fotones por Compton, pero esta es una sección transversal muy pequeña.
También habría algún índice de refracción para el espacio entre las galaxias debido a la presencia de la carga, si se considera que se distribuye uniformemente como algún tipo de gas de partículas cargadas. Pero sobre la base de los cálculos de la frecuencia de plasma para una densidad de carga dada, esto podría hacerse bastante pequeño, excepto para frecuencias muy bajas.
Si se supone, por ejemplo, que la carga neta fue transportada por un gas uniforme de protones, es muy probable que haya efectos observables en el espectro de los rayos cósmicos de alta energía. Las interacciones de los protones tienen secciones transversales bastante grandes en comparación con las interacciones electromagnéticas.
