Los científicos proponen una nueva gravedad para explicar el nacimiento del universo

Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado una teoría revisada de la gravedad que podría resolver uno de los mayores misterios de la física: cómo nació el universo. El llamado Gravidade Quântica Quadrática busca cerrar la brecha entre la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica en los primeros momentos de Big Bang.

Liderado de Niayesh Afshordi, Universidade Profesor de Waterloo y Instituto Perimeter, el estudio sugiere que la gravedad misma contiene los ingredientes necesarios para explicar la expansión inicial del cosmos, sin depender de conceptos hipotéticos adicionales. La obra cuestiona la visión tradicional de cómo comenzó el universo.

El problema con la teoría Einstein

La relatividad general, desarrollada por Albert Einstein en 1915, es extraordinariamente precisa a la hora de describir el universo a gran escala. La teoría de Contudo se enfrenta a un colapso crítico cuando se aplica a los primeros momentos de Big Bang y al interior de los agujeros negros.

Nessas condiciones extremas de densidad, temperatura y curvatura, las ecuaciones de Einstein predicen una singularidad, un punto donde la densidad y la temperatura se vuelven infinitas. “Esto suele indicar que la teoría se está llevando más allá de lo que es fiable”, explica Afshordi. La relatividad general simplemente no funciona con energías tan altas como las que existían en el nacimiento del cosmos.

Cientistas ha estado intentando resolver esta situación incompleta durante décadas. El enfoque estándar ha sido aceptar la relatividad general y luego agregar capas adicionales de teoría (principalmente un campo de inflación hipotético) para explicar cómo el universo se expandió tan rápidamente justo después de Big Bang.

Como la nueva gravedad funciona

La propuesta de Afshordi y su equipo invierte esta lógica. En lugar de reparar la relatividad general con ingredientes adicionales, ampliaron la propia teoría de la gravedad para que siga siendo consistente incluso a energías extremadamente altas. La extensión Essa es lo que los físicos llaman “integridad ultravioleta”.

“Nuestro enfoque pregunta si parte de este comportamiento en el universo temprano podría provenir directamente de la gravedad, una vez que se estira de una manera que se comporta mejor en energías extremas”, dijo Afshordi. Gravidade Quântica Quadrática mantiene las ecuaciones de Einstein como base, pero agrega términos matemáticos que garantizan que la teoría funcione en cualquier escala de energía.

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Surpreendentemente, cuando el equipo aplicó esta gravedad extendida a Big Bang, una fase similar a la inflación surgió naturalmente de las ecuaciones. Não debía ingresarse manualmente. “Fue impresionante que pudiera surgir de la propia gravedad”, dijo Afshordi. El modelo también elimina potencialmente el concepto de singularidad inicial, ese punto imposible donde todo sería infinito.

Observaciones de Testes en el horizonte

Los investigadores señalan dos direcciones principales para futuras investigaciones:

• Melhorar la comprensión teórica del modelo y la prueba de su robustez más allá de los escenarios simplificados ya estudiados
• Elaborar predicciones observacionales claras que distinguen esta teoría de los modelos de inflación más convencionales
• Patrones específicos de Procurar en ondas gravitacionales primordiales
• Analisar marcas sutiles en el fondo cósmico de microondas (CMB), un remanente fósil cósmico de la primera luz del universo
• Datos Usar de observaciones futuras para confirmar o refutar la hipótesis.

“Estas son algunas de las pocas sondas que pueden informarnos directamente sobre la física en tiempos extremadamente remotos”, explicó Afshordi. Si futuras observaciones detectan el patrón correcto de las ondas gravitacionales primordiales, o marcas distintivas en el CMB predichas por el modelo, proporcionaría una forma concreta de probar si esta visión del universo primitivo es correcta.

Ajuste con datos actuales

El modelo propuesto encaja muy bien con los datos cosmológicos disponibles actualmente. En algunos casos, se ajusta mejor a las observaciones que muchos modelos de inflación estándar. Isso no prueba que la teoría sea correcta; se necesita más tiempo y observaciones, pero ofrece la esperanza de que este camino pueda conducir a respuestas genuinas.

La gravedad cuántica representa el Santo Graal de la física teórica. Unificar la relatividad general con la mecánica cuántica llenaría un vacío fundamental en nuestra comprensión de la naturaleza. Isso explicaría cómo funciona el universo en vastas escalas cósmicas y también en pequeñas escalas subatómicas donde las dos teorías son incompatibles.

Si el enfoque de Afshordi y su equipo resulta ser correcto, no solo explicará Big Bang de manera más consistente. Também significaría que Einstein estaba casi seguro de que su teoría sólo necesitaba una extensión natural para funcionar en energías verdaderamente extremas, sin necesidad de conceptos adicionales radicalmente nuevos.