¿Por qué la cantidad de energía oscura es mucho más pequeña de lo que se predice a partir del cálculo?

Supongo que se refiere a la llamada “catástrofe del vacío”. Este es un problema abierto en física, y si descubriera la respuesta, probablemente no la escribiría en Quora, ya que tendría que trabajar en mi discurso de premio Nobel en su lugar 🙂

Si tuviera que adivinar, diría que, en primer lugar, no hay ninguna razón para esperar que un cálculo ingenuo utilizando los campos justos del Modelo Estándar nos dé el valor correcto para la energía oscura.

En primer lugar, estamos bastante seguros de que el Modelo Estándar, a pesar de ser muy exitoso, no es la teoría “final” del universo. Debería haber otros campos además de los quarks, leptones, campos de indicadores y campos de Higgs que se incluyen en el Modelo estándar. Por ejemplo, los neutrinos deberían obtener masa de alguna manera; la materia oscura puede ser una o más partículas elementales nuevas y, por lo tanto, requiere agregar nuevos campos; Es posible que sea necesario agregar partículas supersimétricas, y así sucesivamente.

En segundo lugar, este cálculo “catastrófico” supone que la energía oscura es solo energía de vacío, pero tal vez sea más que eso. Por ejemplo, algunas teorías sugieren que la energía oscura en sí misma es otro campo . Si esto es cierto, entonces los cálculos de la energía del vacío son completamente irrelevantes.

Tercero, y quizás lo más importante, el Modelo Estándar describe todas las interacciones fundamentales conocidas, excepto la gravedad , y sin embargo, estamos tratando de usarlo para calcular el efecto gravitacional de la energía del vacío. Seguramente eso no puede dar el resultado correcto. Solo una teoría de la gravedad cuántica podrá hacer eso.

Tal teoría podría predecir, por ejemplo, que a cierta escala de longitud (más comúnmente asumida como la escala de Planck) el espacio-tiempo se ve y se comporta de manera muy diferente a como suponemos que lo hace en la teoría cuántica de campos. Más precisamente, tenemos razones para creer que el espacio-tiempo en sí mismo podría ser cuántico (discreto) en esta escala de longitud, y solo parece ser continuo porque no podemos probar tales longitudes tan cortas experimentalmente. Esto, por supuesto, cambiaría el cálculo de la energía del vacío de varias maneras.

No es realmente exacto decir que actualmente hay alguna predicción real. Realmente no sabemos cómo calcular la contribución de energía de vacío de la teoría cuántica de campos. El hecho de que ingenuamente calculemos un gran número simplemente confirma que no sabemos cómo calcular la energía del vacío. Como dice Wikipedia (catástrofe de vacío):

Debería enfatizarse que la teoría cuántica de campos en sí misma no da predicción para ninguna energía de vacío medible a menos que se hagan varias suposiciones que no tienen fundamentos en la observación o la teoría establecida. Estos incluyen la suposición de que la teoría de campo cuántico actúa como una teoría de campo natural y efectiva hasta la escala de Planck y la suposición de que la energía del vacío gravita. [3] La naturaleza de la energía del vacío sigue siendo de gran interés teórico debido a las ambigüedades en lo que nuestras mejores teorías parecen sugerirle ([énfasis en negrita agregado])