Las 10 teorías principales sobre la energía oscura
Por Paulina Destarac,e para listvers Junio 3 de 2017
La humanidad ha acumulado una enorme cantidad de información sobre nuestro universo y cómo funciona. Nos enorgullecemos de ser las especies más inteligentes de la Tierra, y hasta ahora, el tipo más capaz en todo el universo.
Sin embargo, la información que tenemos sobre la estructura de nuestro universo se deriva del mero 4 por ciento que podemos observar, medir y analizar-ordinaria, materia ordinaria. El 96 por ciento restante es material "oscuro". Es oscuro porque no sabemos nada de ello (y porque los físicos tienden a carecer de creatividad en el departamento de nombres).
De ese 96 por ciento, aproximadamente el 68 por ciento es energía oscura. Esto hace que sea el componente más grande del universo, y ahora mismo, el más misterioso. Miles de científicos de todo el mundo están trabajando para descifrar esta misteriosa energía que parece guiar cómo nuestro universo crea grandes estructuras.
Sin energía oscura, nuestro universo terminaría eventualmente en un "Big Crunch", un destino dominado por la gravedad, donde el universo se derrumba rápidamente en sí mismo. Así que, aunque no sabemos qué es la energía oscura, deberíamos estar agradecidos de que esté allí. Aquí están las teorías del top 10 de lo que la energía oscura podría ser y lo que cada escenario nos puede decir sobre el destino de nuestro universo.
10 Es una propiedad del espacio
Crédito de la imagen: NASA
Esta teoría se deriva de la teoría de la gravitación de Einstein, específicamente a partir del hecho de que el "espacio vacío" puede tener su propia energía -la denominada "constante cosmológica". Einstein creía también que el espacio podía surgir de la nada y a medida que se creaba más espacio , Más energía puede por lo tanto ser sostenido dentro de él. (1)
Esto explicaría la rápida expansión del universo que observamos. Este tipo de universo continuaría expandiéndose para siempre hasta que cada objeto en el universo estuviera tan lejos de cualquier otro objeto que todo terminaría en la fría oscuridad.
9 Teoría de todo
Crédito de la imagen: hubblesite.org
Muchos astrónomos creen que la búsqueda de energía oscura es inútil. En su lugar, dicen que encontrar la elusiva "teoría de todo" (no la película de Stephen Hawking) naturalmente resolvería el problema de la energía oscura.
Esta teoría debe ser capaz de explicar el comportamiento de todos los objetos en el universo, de muy grande a increíblemente pequeño. Por ahora, nuestras teorías de cómo funciona el universo se dividen en teorías a gran escala (como la teoría de la gravedad) y teorías en pequeña escala (como la mecánica cuántica).
Aunque solucionar el problema de la energía oscura de esta manera es lógicamente sólido, encontrar esta teoría ha resultado imposible incluso para las mentes más brillantes de la física. Las leyes normales de la física parecen "romperse" cuando se alcanza el nivel cuántico. (2) Pero, la búsqueda continúa.
8 Se Crea una nueva fuerza fundamental
Crédito de la imagen: novan.info
Las fuerzas fundamentales que conocemos (gravedad, electromagnetismo, fuerza débil y fuerza fuerte) actúan dentro de rangos diferentes. Algunos afectan sólo a los objetos de tamaño atómico, mientras que otros causan los movimientos de los planetas e instigan la formación de galaxias.
Esta teoría de la energía oscura afirma que hay una fuerza fundamental que todavía no hemos encontrado que actúa en escalas enormes y que sólo se puede observar cuando el universo alcanza un cierto tamaño. Trabajaría para oponerse a la gravedad y, por tanto, alejar los objetos del universo. (3)
Los científicos argumentan que, debido a que esta fuerza actúa a una escala tan grande, todavía no la hemos encontrado en nuestra vida cotidiana y las mediciones realizadas en la Tierra no pueden ser afectadas por ella. Nadie sabe realmente si esta fuerza sería temporal o permanente. Sin embargo, dependiendo de esto, el universo se expandiría para siempre y se volvería frío o se expandiría y se contraería periódicamente durante el resto del tiempo.
7 La teoría de la gravedad de Einstein es incorrecta
Crédito de la imagen: NASA
Trate de decirle a uno de los físicos más inteligentes que alguna vez haya vivido que su (discutible) teoría más famosa está equivocada. . . Vosotros La teoría de la gravedad de Einstein afirma que todo cuerpo en el universo es atraído por cualquier otro cuerpo, con la fuerza de esa atracción dependiendo únicamente de las masas de los objetos y la distancia entre sus centros.
Sin embargo, algunos físicos han argumentado que esta teoría podría ser incorrecta y han estado desarrollando nuevas teorías de la gravedad para explicar la energía oscura. En estas teorías, invierten los efectos de la gravedad en grandes escalas para que los objetos se repelan entre sí. (4)
Aunque estas teorías no tienen mucho respaldo experimental (ya que el modelo de Einstein de la gravedad ha funcionado bastante bien para nosotros hasta ahora), explicarían por qué el universo se está expandiendo. Con estos nuevos modelos de gravitación, nuestro universo volvería a alcanzar un estado de oscuridad fría después de un estado de rápida expansión.
6 Dilatación del tiempo
Crédito de la imagen:
Si alguna vez has visto la película Interstellar, probablemente has oído hablar de la dilatación del tiempo. Es un fenómeno que ocurre cuando los objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz experimentan una disminución del tiempo.
Esta es la misma idea presentada en la paradoja gemela, donde un gemelo embarca una nave espacial que se acerca a la velocidad de la luz mientras su hermano permanece en la Tierra. Cuando se reúnen después de años de separación, el gemelo en la Tierra es significativamente mayor que su hermano astronauta.
Un artículo reciente de Edward Kipreos, profesor de la Universidad de Georgia, sostiene que sólo el objeto en movimiento experimenta una dilatación del tiempo. (5) (Normalmente, la persona que observa el objeto que se mueve rápidamente también experimenta los efectos).
Esto significaría que el paso del tiempo fue más rápido en el pasado. Esto elimina la necesidad de tener una fuerza repulsiva o sustancia ya que la aparente expansión del universo sería un mero error de cálculo de las distancias que han sido afectadas por la dilatación del tiempo.
Si esta teoría es verdadera, no sólo contradiría otra de las famosas teorías de Einstein (su teoría de la relatividad especial) sino que también implicaría que nuestro universo es estático. Nunca se expande o se contrae.
5 Una nueva partícula exótica
Crédito de la imagen: PBS
La idea de partículas y campos ha existido desde hace siglos. Sabemos que un electrón crea un campo eléctrico y, recientemente, el campo gravitatorio se ha asociado con la "partícula de fuerza" del gravitón. Los físicos y teóricos de las partículas se sienten cómodos con la idea de que la energía de un campo particular debe ser transmitida Por su partícula de fuerza en lugar de por el propio campo.
Este concepto puede ser traducido a la energía oscura, con la materia oscura (el otro 27 por ciento del universo) siendo su partícula de la fuerza. Esta idea parece plausible, especialmente porque algunas partículas de fuerza son inobservables, como el gravitón. Sin embargo, hay poca evidencia que apoye esta teoría porque no hemos encontrado una manera de medir cualquiera de las propiedades asociadas con la energía oscura o la materia oscura hasta el momento.
4 f(R) Teorias
Crédito de la imagen: sciencemag.org
Las teorías f (R) son modelos de la curvatura actual del universo (con curvatura denotada como R). En 2007, investigadores de la Universidad de Chicago mostraron que, con un valor específico de R, se crea un modelo del universo en el que la energía oscura no es necesaria para explicar la expansión del universo.
Este tipo de universo se contorsiona de una manera que minimiza su curvatura total mientras que produce una fuerza adicional de la gravedad-como que puede atraer o repeler objetos, dependiendo de un conjunto de condiciones. (7)
Los teóricos de la Universidad de Chicago están de acuerdo en que, para que esta teoría se mantenga, la fuerza extra debe desaparecer cuando la gravedad es relativamente fuerte (por ejemplo, en la escala de planetas y galaxias) y aparecer sólo en la más grande de las escalas. Un equipo de astrónomos de la Universidad de Pekín ha comenzado a tomar medidas de los grupos para ver si esta teoría f (R) podría ser una descripción correcta de nuestro universo.
3 Multiversos Y El Principio Antrópico
Crédito de la imagen: phys.org
Uno de los mayores fracasos de la física moderna es la predicción del valor real de la energía oscura. La teoría cuántica predice un número muy pequeño, pero los físicos calcularon un número sobre 10120 veces mayor! (Este valor medido de la energía oscura es la constante cosmológica, la misma del punto 10 de esta lista).
Aquí es donde entra en juego el principio antrópico
-la idea de que las constantes fundamentales de la física y la química (tales como la velocidad de la luz, la constante gravitacional, etc.) son "justas" para sostener la vida en nuestro universo particular pero pueden Tienen valores diferentes en otros universos. En un conjunto infinito de universos paralelos, no parece improbable que nuestro universo sea el único con el valor correcto de la energía oscura para permitir la formación de la vida.
2 Partículas Virtuales
Crédito de la imagen: NASA/WMAP Science Team
La mecánica cuántica es rara. Permite que las cosas entre y salga de la existencia, rompiendo cada concepto que aprendemos en la física de la escuela secundaria. ("La materia no puede ser creada o destruida," murmuramos.)
Esta teoría utiliza la idea de partículas virtuales, pequeños fragmentos de materia que aparecen sólo para instancias pequeñas y luego desaparecen. Esta aparición constante y desaparición de partículas libera energía porque la materia se convierte en energía cuando estas partículas desaparecen.
Los físicos creen que así es como el espacio en sí puede alcanzar suficiente energía continua para crear una "presión negativa" que causa la expansión del universo. Si esta teoría es verdadera, las ganancias de espacio de energía de estas partículas virtuales podrían ser la misteriosa energía oscura y nuestro universo continuaría expandiéndose mientras este proceso ocurra.
1 Quinta esencia
Crédito de la imagen: NASA
El número de teorías en esta lista muestra cuán lejos estamos de entender dos tercios de nuestro universo. Hasta ahora, cada teoría ha tenido enormes implicaciones para el destino del universo o para el pobre Einstein.
Descifrar la energía oscura podría abrir las puertas a una rama completamente nueva de la física o podría cambiar radicalmente las existentes. Esa es la razón por la que tantos físicos y astrónomos hoy están cuestionando esta "materia oscura" misteriosa y grande que guía la evolución de nuestro universo.
Esta última teoría de la energía oscura es, con mucho, la más extraña. Un universo dominado por "quintaesencia" es uno lleno de un "fluido energético". (10) A otros físicos les gusta llamar a esta energía "energía fantasma".
La idea detrás de ella es que la quintaesencia varía con el tiempo y la ubicación y que su densidad de energía aumenta con el tiempo. Este universo se encontraría con un destino violento que los físicos llaman un "Big Rip" (de nuevo, con el nombre muy literal), en el cual el universo explotaría literalmente, ya que los átomos no pueden mantener la velocidad con la que se están separando y estirando.
Todo dentro y fuera de la vista sería borrado.
Paulina es estudiante de física de tiempo completo y becaria de investigación en la Universidad de Pensilvania. Actualmente trabaja en DES: The Dark Energy Survey.
With a little help from Google Translate for Business
Por Paulina Destarac,e para listvers Junio 3 de 2017
La humanidad ha acumulado una enorme cantidad de información sobre nuestro universo y cómo funciona. Nos enorgullecemos de ser las especies más inteligentes de la Tierra, y hasta ahora, el tipo más capaz en todo el universo.
Sin embargo, la información que tenemos sobre la estructura de nuestro universo se deriva del mero 4 por ciento que podemos observar, medir y analizar-ordinaria, materia ordinaria. El 96 por ciento restante es material "oscuro". Es oscuro porque no sabemos nada de ello (y porque los físicos tienden a carecer de creatividad en el departamento de nombres).
De ese 96 por ciento, aproximadamente el 68 por ciento es energía oscura. Esto hace que sea el componente más grande del universo, y ahora mismo, el más misterioso. Miles de científicos de todo el mundo están trabajando para descifrar esta misteriosa energía que parece guiar cómo nuestro universo crea grandes estructuras.
Sin energía oscura, nuestro universo terminaría eventualmente en un "Big Crunch", un destino dominado por la gravedad, donde el universo se derrumba rápidamente en sí mismo. Así que, aunque no sabemos qué es la energía oscura, deberíamos estar agradecidos de que esté allí. Aquí están las teorías del top 10 de lo que la energía oscura podría ser y lo que cada escenario nos puede decir sobre el destino de nuestro universo.
10 Es una propiedad del espacio
Crédito de la imagen: NASA
Esta teoría se deriva de la teoría de la gravitación de Einstein, específicamente a partir del hecho de que el "espacio vacío" puede tener su propia energía -la denominada "constante cosmológica". Einstein creía también que el espacio podía surgir de la nada y a medida que se creaba más espacio , Más energía puede por lo tanto ser sostenido dentro de él. (1)
Esto explicaría la rápida expansión del universo que observamos. Este tipo de universo continuaría expandiéndose para siempre hasta que cada objeto en el universo estuviera tan lejos de cualquier otro objeto que todo terminaría en la fría oscuridad.
9 Teoría de todo
Crédito de la imagen: hubblesite.org
Muchos astrónomos creen que la búsqueda de energía oscura es inútil. En su lugar, dicen que encontrar la elusiva "teoría de todo" (no la película de Stephen Hawking) naturalmente resolvería el problema de la energía oscura.
Esta teoría debe ser capaz de explicar el comportamiento de todos los objetos en el universo, de muy grande a increíblemente pequeño. Por ahora, nuestras teorías de cómo funciona el universo se dividen en teorías a gran escala (como la teoría de la gravedad) y teorías en pequeña escala (como la mecánica cuántica).
Aunque solucionar el problema de la energía oscura de esta manera es lógicamente sólido, encontrar esta teoría ha resultado imposible incluso para las mentes más brillantes de la física. Las leyes normales de la física parecen "romperse" cuando se alcanza el nivel cuántico. (2) Pero, la búsqueda continúa.
8 Se Crea una nueva fuerza fundamental
Crédito de la imagen: novan.info
Las fuerzas fundamentales que conocemos (gravedad, electromagnetismo, fuerza débil y fuerza fuerte) actúan dentro de rangos diferentes. Algunos afectan sólo a los objetos de tamaño atómico, mientras que otros causan los movimientos de los planetas e instigan la formación de galaxias.
Esta teoría de la energía oscura afirma que hay una fuerza fundamental que todavía no hemos encontrado que actúa en escalas enormes y que sólo se puede observar cuando el universo alcanza un cierto tamaño. Trabajaría para oponerse a la gravedad y, por tanto, alejar los objetos del universo. (3)
Los científicos argumentan que, debido a que esta fuerza actúa a una escala tan grande, todavía no la hemos encontrado en nuestra vida cotidiana y las mediciones realizadas en la Tierra no pueden ser afectadas por ella. Nadie sabe realmente si esta fuerza sería temporal o permanente. Sin embargo, dependiendo de esto, el universo se expandiría para siempre y se volvería frío o se expandiría y se contraería periódicamente durante el resto del tiempo.
7 La teoría de la gravedad de Einstein es incorrecta
Crédito de la imagen: NASA
Trate de decirle a uno de los físicos más inteligentes que alguna vez haya vivido que su (discutible) teoría más famosa está equivocada. . . Vosotros La teoría de la gravedad de Einstein afirma que todo cuerpo en el universo es atraído por cualquier otro cuerpo, con la fuerza de esa atracción dependiendo únicamente de las masas de los objetos y la distancia entre sus centros.
Sin embargo, algunos físicos han argumentado que esta teoría podría ser incorrecta y han estado desarrollando nuevas teorías de la gravedad para explicar la energía oscura. En estas teorías, invierten los efectos de la gravedad en grandes escalas para que los objetos se repelan entre sí. (4)
Aunque estas teorías no tienen mucho respaldo experimental (ya que el modelo de Einstein de la gravedad ha funcionado bastante bien para nosotros hasta ahora), explicarían por qué el universo se está expandiendo. Con estos nuevos modelos de gravitación, nuestro universo volvería a alcanzar un estado de oscuridad fría después de un estado de rápida expansión.
6 Dilatación del tiempo
Crédito de la imagen:
Si alguna vez has visto la película Interstellar, probablemente has oído hablar de la dilatación del tiempo. Es un fenómeno que ocurre cuando los objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz experimentan una disminución del tiempo.
Esta es la misma idea presentada en la paradoja gemela, donde un gemelo embarca una nave espacial que se acerca a la velocidad de la luz mientras su hermano permanece en la Tierra. Cuando se reúnen después de años de separación, el gemelo en la Tierra es significativamente mayor que su hermano astronauta.
Un artículo reciente de Edward Kipreos, profesor de la Universidad de Georgia, sostiene que sólo el objeto en movimiento experimenta una dilatación del tiempo. (5) (Normalmente, la persona que observa el objeto que se mueve rápidamente también experimenta los efectos).
Esto significaría que el paso del tiempo fue más rápido en el pasado. Esto elimina la necesidad de tener una fuerza repulsiva o sustancia ya que la aparente expansión del universo sería un mero error de cálculo de las distancias que han sido afectadas por la dilatación del tiempo.
Si esta teoría es verdadera, no sólo contradiría otra de las famosas teorías de Einstein (su teoría de la relatividad especial) sino que también implicaría que nuestro universo es estático. Nunca se expande o se contrae.
5 Una nueva partícula exótica
Crédito de la imagen: PBS
La idea de partículas y campos ha existido desde hace siglos. Sabemos que un electrón crea un campo eléctrico y, recientemente, el campo gravitatorio se ha asociado con la "partícula de fuerza" del gravitón. Los físicos y teóricos de las partículas se sienten cómodos con la idea de que la energía de un campo particular debe ser transmitida Por su partícula de fuerza en lugar de por el propio campo.
Este concepto puede ser traducido a la energía oscura, con la materia oscura (el otro 27 por ciento del universo) siendo su partícula de la fuerza. Esta idea parece plausible, especialmente porque algunas partículas de fuerza son inobservables, como el gravitón. Sin embargo, hay poca evidencia que apoye esta teoría porque no hemos encontrado una manera de medir cualquiera de las propiedades asociadas con la energía oscura o la materia oscura hasta el momento.
4 f(R) Teorias
Crédito de la imagen: sciencemag.org
Las teorías f (R) son modelos de la curvatura actual del universo (con curvatura denotada como R). En 2007, investigadores de la Universidad de Chicago mostraron que, con un valor específico de R, se crea un modelo del universo en el que la energía oscura no es necesaria para explicar la expansión del universo.
Este tipo de universo se contorsiona de una manera que minimiza su curvatura total mientras que produce una fuerza adicional de la gravedad-como que puede atraer o repeler objetos, dependiendo de un conjunto de condiciones. (7)
Los teóricos de la Universidad de Chicago están de acuerdo en que, para que esta teoría se mantenga, la fuerza extra debe desaparecer cuando la gravedad es relativamente fuerte (por ejemplo, en la escala de planetas y galaxias) y aparecer sólo en la más grande de las escalas. Un equipo de astrónomos de la Universidad de Pekín ha comenzado a tomar medidas de los grupos para ver si esta teoría f (R) podría ser una descripción correcta de nuestro universo.
3 Multiversos Y El Principio Antrópico
Crédito de la imagen: phys.org
Uno de los mayores fracasos de la física moderna es la predicción del valor real de la energía oscura. La teoría cuántica predice un número muy pequeño, pero los físicos calcularon un número sobre 10120 veces mayor! (Este valor medido de la energía oscura es la constante cosmológica, la misma del punto 10 de esta lista).
Aquí es donde entra en juego el principio antrópico
-la idea de que las constantes fundamentales de la física y la química (tales como la velocidad de la luz, la constante gravitacional, etc.) son "justas" para sostener la vida en nuestro universo particular pero pueden Tienen valores diferentes en otros universos. En un conjunto infinito de universos paralelos, no parece improbable que nuestro universo sea el único con el valor correcto de la energía oscura para permitir la formación de la vida.
2 Partículas Virtuales
Crédito de la imagen: NASA/WMAP Science Team
La mecánica cuántica es rara. Permite que las cosas entre y salga de la existencia, rompiendo cada concepto que aprendemos en la física de la escuela secundaria. ("La materia no puede ser creada o destruida," murmuramos.)
Esta teoría utiliza la idea de partículas virtuales, pequeños fragmentos de materia que aparecen sólo para instancias pequeñas y luego desaparecen. Esta aparición constante y desaparición de partículas libera energía porque la materia se convierte en energía cuando estas partículas desaparecen.
Los físicos creen que así es como el espacio en sí puede alcanzar suficiente energía continua para crear una "presión negativa" que causa la expansión del universo. Si esta teoría es verdadera, las ganancias de espacio de energía de estas partículas virtuales podrían ser la misteriosa energía oscura y nuestro universo continuaría expandiéndose mientras este proceso ocurra.
1 Quinta esencia
Crédito de la imagen: NASA
El número de teorías en esta lista muestra cuán lejos estamos de entender dos tercios de nuestro universo. Hasta ahora, cada teoría ha tenido enormes implicaciones para el destino del universo o para el pobre Einstein.
Descifrar la energía oscura podría abrir las puertas a una rama completamente nueva de la física o podría cambiar radicalmente las existentes. Esa es la razón por la que tantos físicos y astrónomos hoy están cuestionando esta "materia oscura" misteriosa y grande que guía la evolución de nuestro universo.
Esta última teoría de la energía oscura es, con mucho, la más extraña. Un universo dominado por "quintaesencia" es uno lleno de un "fluido energético". (10) A otros físicos les gusta llamar a esta energía "energía fantasma".
La idea detrás de ella es que la quintaesencia varía con el tiempo y la ubicación y que su densidad de energía aumenta con el tiempo. Este universo se encontraría con un destino violento que los físicos llaman un "Big Rip" (de nuevo, con el nombre muy literal), en el cual el universo explotaría literalmente, ya que los átomos no pueden mantener la velocidad con la que se están separando y estirando.
Todo dentro y fuera de la vista sería borrado.
Paulina es estudiante de física de tiempo completo y becaria de investigación en la Universidad de Pensilvania. Actualmente trabaja en DES: The Dark Energy Survey.
With a little help from Google Translate for Business