Por qué el vacío no puede ser demasiado tranquilo ✎

Original: "De Sitter Space and the Swampland"
arXiv:1806.08362 · 2018-06-21 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 1 min
Si la energía del campo apenas cambia, la teoría cae en el pantano de las opciones prohibidas.

El universo se expande cada vez más rápido. Por lo general, esto se explica por una energía constante del vacío, pero construir tal energía en la teoría de cuerdas no funciona. El nuevo trabajo propone una regla simple: la energía del campo no puede ser demasiado plana. Si apenas cambia, la teoría cae en el pantano de las opciones prohibidas.

La regla se probó en tres ejemplos diferentes de la teoría de cuerdas. En todos ellos, la pendiente de la energía resultó ser no menor que la propia energía, con un factor del orden de la unidad. Para un ejemplo se obtuvo 1.6, para otro 3.5, y para el tercero, entre 0.8 y 3.7. Todos estos números son mayores que √2, lo que significa que la expansión acelerada es imposible.

El experimento sobre la energía oscura da un número de 0.6. Esto es un poco menor que las estimaciones teóricas, y los autores llaman a esta coincidencia "tentadoramente cercana".

Si la regla es correcta, la energía oscura no debería ser constante, sino que debería cambiar lentamente. Esto explica por qué es tan pequeña, sin necesidad de un ajuste fino de parámetros. El pantano de la teoría de cuerdas se convierte en una herramienta de selección: los vacíos demasiado tranquilos se hunden, y solo sobreviven aquellos donde la energía se mueve.

Los autores llaman "tentadoramente cercana" a la coincidencia entre el límite experimental c ≲ 0.6 y las estimaciones teóricas c ~ 1. Si el valor fuera un poco mayor, la expansión acelerada del universo sería imposible en el marco de la quintaesencia, y habría que buscar explicaciones completamente diferentes.

La idea de prohibir un vacío estable recuerda a la novela de Greg Egan "La escalera de Schild", donde los físicos descubren que el vacío es inestable y puede decaer. El artículo trata sobre una restricción más suave pero relacionada: el vacío de Sitter no puede ser un punto de reposo, sino solo un estado que rueda lentamente.

|\nabla V| \ge c \cdot V
En cualquier punto con potencial positivo, su gradiente debe ser suficientemente grande; de lo contrario, la teoría no puede ser incrustada en gravedad cuántica.
w = -1 + \frac{\lambda^2}{3}
Para un potencial V ~ exp(-λφ), el parámetro w se aproxima a este valor; la aceleración requiere w < -1/3, es decir, λ < √2.
\lambda_{\text{accelerate}} = \sqrt{\frac{4}{d-2}}
La pendiente máxima del potencial para la cual es posible la expansión acelerada en d dimensiones.
Conceptos
espacio anti-de Sitter espacio de de sitter falso vacío problema de la constante cosmológica permitividad del vacío teorema de Witten de la energía positiva campo escalar dilatón correspondencia AdS/CFT potencial gravitatorio teoría de cuerdas