(Phys.org) —Físicos propuseram que as violações da conservação de energia no início do universo, conforme previsto por certas teorias modificadas da mecânica quântica e da gravidade quântica, pode explicar o problema da constante cosmológica, que às vezes é chamada de "a pior previsão teórica da história da física".

Os físicos, Thibaut Josset e Alejandro Perez na Universidade de Aix-Marseille, França, e Daniel Sudarsky na Universidade Nacional Autônoma do México, publicaram um artigo sobre sua proposta em uma edição recente Cartas de revisão física .

“A principal conquista do trabalho foi a inesperada relação entre duas questões aparentemente muito distintas, ou seja, a expansão acelerada do universo e da física microscópica, "Josset disse Phys.org . "Isso oferece uma nova visão do problema da constante cosmológica, que ainda está longe de ser resolvido. "

Einstein propôs originalmente o conceito de constante cosmológica em 1917 para modificar sua teoria da relatividade geral a fim de evitar que o universo se expandisse, já que na época o universo era considerado estático.

Agora que as observações modernas mostram que o universo está se expandindo a uma taxa acelerada, a constante cosmológica hoje pode ser considerada a forma mais simples de energia escura, oferecendo uma maneira de contabilizar as observações atuais.

Contudo, há uma enorme discrepância - de até 120 ordens de magnitude - entre o grande valor teórico previsto da constante cosmológica e o minúsculo valor observado. Para explicar esta discordância, algumas pesquisas sugeriram que a constante cosmológica pode ser uma constante inteiramente nova da natureza que deve ser medida com mais precisão, enquanto outra possibilidade é que o mecanismo subjacente assumido pela teoria esteja incorreto. O novo estudo cai na segunda linha de pensamento, sugerindo que os cientistas ainda não entendem completamente as causas da constante cosmológica.

A ideia básica do novo artigo é que as violações da conservação de energia no universo inicial poderiam ter sido tão pequenas que teriam efeitos desprezíveis em escalas locais e permaneceriam inacessíveis para experimentos modernos, mas, ao mesmo tempo, essas violações poderiam ter feito contribuições significativas para o valor presente da constante cosmológica.

Para a maioria das pessoas, a ideia de que a conservação de energia é violada vai contra tudo o que aprenderam sobre as leis mais fundamentais da física. Mas na escala cosmológica, a conservação de energia não é uma lei tão constante quanto em escalas menores. Neste estudo, os físicos investigaram especificamente duas teorias nas quais as violações da conservação de energia surgem naturalmente.

O primeiro cenário de violações envolve modificações na teoria quântica que foram propostas anteriormente para investigar fenômenos como a criação e evaporação de buracos negros, e que também aparecem em interpretações da mecânica quântica em que a função de onda sofre colapso espontâneo. Nesses casos, a energia é criada em uma quantidade proporcional à massa do objeto em colapso.

Violações de conservação de energia também surgem em algumas abordagens da gravidade quântica em que o espaço-tempo é considerado granular devido ao limite fundamental de comprimento (o comprimento de Planck, que é da ordem de 10 ^-35 m). Esta discrição do espaço-tempo pode ter levado a um aumento ou diminuição na energia que pode ter começado a contribuir para a constante cosmológica começando quando os fótons se desacoplaram dos elétrons no universo primitivo, durante o período conhecido como recombinação.

Como explicam os pesquisadores, sua proposta se baseia em uma modificação da relatividade geral chamada gravidade unimodular, proposto pela primeira vez por Einstein em 1919.

"A energia dos componentes da matéria pode ser cedida ao campo gravitacional, e esta 'perda de energia' se comportará como uma constante cosmológica - não será diluída pela expansão posterior do universo, "Josset disse." Portanto, uma pequena perda ou criação de energia no passado remoto pode ter consequências significativas hoje em grande escala. "

Seja qual for a fonte da violação de conservação de energia, o resultado importante é que a energia que foi criada ou perdida afetou a constante cosmológica cada vez mais com o passar do tempo, enquanto os efeitos na matéria diminuíram com o tempo devido à expansão do universo.

Outra forma de colocar isso, como os físicos explicam em seu artigo, é que a constante cosmológica pode ser pensada como um registro da não conservação de energia durante a história do universo.

Atualmente, não há como dizer se as violações da conservação de energia investigadas aqui realmente afetaram a constante cosmológica, mas os físicos planejam investigar mais a possibilidade no futuro.

"Nossa proposta é muito geral e qualquer violação da conservação de energia deve contribuir para uma constante cosmológica efetiva, "Josset disse." Isso poderia permitir definir novas restrições em modelos fenomenológicos além da mecânica quântica padrão.

"Por outro lado, evidência direta de que a energia escura é proveniente da não conservação de energia parece amplamente fora de alcance, já que temos acesso ao valor de lambda [a constante cosmológica] hoje e às restrições à sua evolução apenas em tempos posteriores. "

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