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Científicos rusos encuentran defectos en las teorías populares de la gravedad

31/10/2017 - 

MADRID (EP). Utilizando un modelo de agujeros negros, científicos rusos han determinado que una teoría de la gravedad que parecía funcionar perfectamente a nivel cosmológico, no se aplica al mundo real. Han publicado sus resultados en Classical and Quantum Gravity.

La física moderna ha acumulado muchos prerrequisitos para la revisión de la relatividad general, incluida la expansión acelerada del universo, la presencia de materia oscura y la imposibilidad de renormalizar la gravedad.

Todas las interacciones fundamentales conocidas por la ciencia se han descrito en el lenguaje cuántico a excepción de la gravitación. Estas pequeñas inconsistencias indican que la teoría de la relatividad no es la teoría final de la gravitación, sino una aproximación (una historia similar ocurrió con la teoría de Newton). Los físicos teóricos proponen constantemente teorías extendidas de la gravedad, y estos modelos deben compararse con las observaciones.

Una de las versiones más simples de dicha teoría extendida aparece bajo el supuesto de que la constante gravitacional (una cantidad física fundamental que es la misma en el tiempo y en todos los puntos del universo) no es una constante, sino un campo que puede variar en el tiempo y el espacio.

Los científicos no pueden medir este campo que cambia lentamente con precisión, y solo por lo tanto lo perciben como una constante. Esta teoría plantea la gravedad con un campo escalar (dado un solo número en cada punto). Así es como se formuló la primera y más simple teoría de la gravedad con un campo escalar, la teoría de Brans-Dicke. Esta y otras teorías similares se consideran una de las formas más prometedoras de expandir la Relatividad General.

En su trabajo, el equipo liderado por Daria Tretyakova, de la Ural Federal University, exploró una de estas teorías: la llamada teoría de Horndeski. El marco de trabajo de Horndeski proporciona la teoría más general de la gravedad con un campo escalar, sin inestabilidades, y que contiene física "sana", es decir, sin parámetros inusuales de la materia, por ejemplo, masa negativa o imaginaria.

En el nivel cosmológico, una subclase de modelos de Horndeski, que son simétricos con respecto al desplazamiento del campo escalar en el espacio y el tiempo, ha ayudado a los científicos a describir la expansión acelerada del universo sin recurrir a teorías adicionales. Estos modelos fueron elegidos para pruebas rigurosas y exhaustivas.

Los autores del artículo consideraron los modelos de Horndeski en la escala astrofísica -la escala de los objetos individuales del universo- y determinaron que los agujeros negros (como objetos reales) resultan ser inestables en los modelos que previamente se demostraron con éxito en la cosmología.

En consecuencia, estos modelos no son adecuados para describir el universo real, porque actualmente se cree que los agujeros negros existen en el espacio como objetos estables. Sin embargo, los científicos han propuesto una forma de construir modelos de Horndeski que aseguren la estabilidad de los agujeros negros.

Los autores consideran que su estudio es un paso hacia una nueva teoría de la gravedad que cumple con los requisitos de la física moderna. Ahora, los planean someter los nuevos modelos propuestos a pruebas estándar para verificar su adecuación a escala cosmológica y astrofísica.

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