Cosmología cuántica de bucles - Loop quantum cosmology

Loop cosmología cuántica (LQC) es un finito , simetría modelo -Reducción de gravedad cuántica de bucles ( LQG ) que predice un "puente quantum" entre la contratación y la expansión de cosmológicos ramas.

La característica distintiva de LQC es el papel destacado que desempeñan los efectos de geometría cuántica de la gravedad cuántica de bucles (LQG). En particular, la geometría cuántica crea una nueva fuerza repulsiva que es totalmente despreciable en una curvatura de espacio-tiempo baja, pero que aumenta muy rápidamente en el régimen de Planck , abrumando la atracción gravitacional clásica y resolviendo así las singularidades de la relatividad general . Una vez que se resuelven las singularidades, el paradigma conceptual de la cosmología cambia y uno tiene que volver a examinar muchos de los problemas estándar, por ejemplo, el " problema del horizonte ", desde una nueva perspectiva.

Dado que LQG se basa en una teoría cuántica específica de la geometría de Riemann , los observables geométricos muestran una discreción fundamental que desempeña un papel clave en la dinámica cuántica : mientras que las predicciones de LQC son muy cercanas a las de la geometrodinámica cuántica (QGD) lejos del régimen de Planck , hay es una diferencia dramática una vez que las densidades y curvaturas entran en la escala de Planck . En LQC, el Big Bang es reemplazado por un rebote cuántico .

El estudio de LQC ha dado lugar a muchos éxitos, incluido el surgimiento de un posible mecanismo para la inflación cósmica , la resolución de singularidades gravitacionales , así como el desarrollo de hamiltonianos semiclásicos efectivos .

Este subcampo se originó en 1999 por Martin Bojowald y, en particular, lo desarrollaron Abhay Ashtekar y Jerzy Lewandowski , así como Tomasz Pawłowski y Parampreet Singh , et al. A finales de 2012, LQC representaba un campo muy activo en la física , con cerca de trescientos artículos sobre el tema publicados en la literatura. Recientemente también ha habido trabajos de Carlo Rovelli , et al. sobre la relación de LQC con la cosmología de la espuma de espín .

Sin embargo, los resultados obtenidos en LQC están sujetos a la restricción habitual de que una teoría clásica truncada, luego cuantificada, podría no mostrar el verdadero comportamiento de la teoría completa debido a la supresión artificial de grados de libertad que podrían tener grandes fluctuaciones cuánticas en la teoría completa. . Se ha argumentado que la evitación de la singularidad en LQC es por mecanismos que solo están disponibles en estos modelos restrictivos y que la evitación de singularidad en la teoría completa todavía puede obtenerse, pero mediante una característica más sutil de LQG.

Gran rebote en la cosmología cuántica de bucles

Debido a la geometría cuántica, el Big Bang es reemplazado por un gran rebote sin suposiciones sobre el contenido de la materia ni ningún ajuste fino. Una característica importante de la cosmología cuántica de bucles es la descripción espacio-temporal efectiva de la evolución cuántica subyacente. El enfoque de dinámica efectiva se ha utilizado ampliamente en la cosmología cuántica de bucles para describir la física a la escala de Planck y el universo muy temprano. Simulaciones numéricas rigurosas han confirmado la validez de la dinámica efectiva, lo que proporciona una excelente aproximación a la dinámica cuántica de bucle completo. Se ha demostrado que solo cuando los estados tienen fluctuaciones cuánticas muy grandes en épocas tardías, lo que significa que no conducen a universos macroscópicos como los describe la relatividad general, la dinámica efectiva tiene desviaciones de la dinámica cuántica cerca del rebote y la evolución posterior. . En tal caso, la dinámica efectiva sobreestima la densidad en el rebote, pero aún captura los aspectos cualitativos extremadamente bien.

Cosmología cuántica de bucle de escala invariante

Si la geometría del espacio-tiempo subyacente con la materia tiene una invariancia de escala , que se ha propuesto para resolver el problema del tiempo , la ambigüedad de Immirzi y el problema de jerarquía de los acoplamientos fundamentales, entonces la geometría cuántica de bucle resultante no tiene espacios discretos definitivos o un tamaño mínimo. En consecuencia, en LQC invariante de escala, se muestra que el Big Bang no es reemplazado por un rebote cuántico.

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Referencias

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