En teoría de cuerdas , el paisaje de la teoría de cuerdas (o paisaje de vacua ) es la colección de posibles falsas vacuas , [1] que en conjunto comprenden un "paisaje" colectivo de opciones de parámetros que gobiernan las compactaciones .
El término "paisaje" proviene de la noción de paisaje fitness en biología evolutiva . [2] Lee Smolin la aplicó por primera vez a la cosmología en su libro La vida del cosmos (1997), y Leonard Susskind la utilizó por primera vez en el contexto de la teoría de cuerdas . [3]
En la teoría de cuerdas, se suele pensar que el número de vacíos de flujo es aproximadamente , [4] , pero podría ser [5] o mayor. La gran cantidad de posibilidades surge de la elección de variedades de Calabi-Yau y de la elección de flujos magnéticos generalizados a lo largo de varios ciclos de homología , que se encuentran en la teoría F.
Si no hay ninguna estructura en el espacio vacío, el problema de encontrar una con una constante cosmológica suficientemente pequeña es NP completo . [6] Esta es una versión del problema de suma de subconjuntos .
Un posible mecanismo de estabilización del vacío de la teoría de cuerdas, ahora conocido como mecanismo KKLT , fue propuesto en 2003 por Shamit Kachru , Renata Kallosh , Andrei Linde y Sandip Trivedi . [7]
Generalmente se supone que el ajuste fino de constantes como la constante cosmológica o la masa del bosón de Higgs ocurre por razones físicas precisas en lugar de tomar sus valores particulares al azar. Es decir, estos valores deben ser exclusivamente consistentes con las leyes físicas subyacentes.
El número de configuraciones teóricamente permitidas ha suscitado sugerencias [ ¿según quién? ] que este no es el caso, y que físicamente se realizan muchas vacuas diferentes. [8] El principio antrópico propone que las constantes fundamentales pueden tener los valores que tienen porque dichos valores son necesarios para la vida (y por lo tanto, observadores inteligentes para medir las constantes). El paisaje antrópico se refiere así a la colección de aquellas porciones del paisaje que son adecuadas para sustentar vida inteligente.
Para implementar esta idea en una teoría física concreta, es necesario [¿ por qué? ] para postular un multiverso en el que los parámetros físicos fundamentales pueden tomar diferentes valores. Esto se ha realizado en el contexto de una inflación eterna .
En 1987, Steven Weinberg propuso que el valor observado de la constante cosmológica era tan pequeño porque es imposible que exista vida en un universo con una constante cosmológica mucho mayor. [9]
Weinberg intentó predecir la magnitud de la constante cosmológica basándose en argumentos probabilísticos. Otros intentos [ ¿cuáles? ] han aplicado un razonamiento similar a modelos de física de partículas. [10]
Tales intentos se basan en las ideas generales de la probabilidad bayesiana ; Interpretar la probabilidad en un contexto donde solo es posible extraer una muestra de una distribución es problemático en la probabilidad frecuentista , pero no en la probabilidad bayesiana, que no se define en términos de la frecuencia de eventos repetidos.
En tal marco, la probabilidad de observar algunos parámetros fundamentales está dada por,
donde es la probabilidad a priori, desde la teoría fundamental, de los parámetros y es la "función de selección antrópica", determinada por el número de "observadores" que se producirían en el universo con parámetros . [ cita necesaria ]
Estos argumentos probabilísticos son el aspecto más controvertido del panorama. Las críticas técnicas a estas propuestas han señalado que: [ cita necesaria ] [ año necesario ]
Tegmark y cols. Recientemente han considerado estas objeciones y han propuesto un escenario antrópico simplificado para la materia oscura axión en el que argumentan que los dos primeros de estos problemas no se aplican. [11]
Vilenkin y sus colaboradores han propuesto una forma coherente de definir las probabilidades de un vacío determinado. [12]
Un problema con muchos de los enfoques simplificados personas [ ¿ quién? ] han intentado es que "predicen" una constante cosmológica que es demasiado grande en un factor de 10 a 1000 órdenes de magnitud (dependiendo de las suposiciones de cada uno) y, por lo tanto, sugieren que la aceleración cósmica debería ser mucho más rápida de lo que se observa. [13] [14] [15]
Pocos cuestionan la gran cantidad de vacíos metaestables. [ cita necesaria ] Sin embargo, la existencia, el significado y la relevancia científica del paisaje antrópico siguen siendo controvertidos. [ Se necesita más explicación ]
Andrei Linde , Sir Martin Rees y Leonard Susskind lo defienden como una solución al problema de la constante cosmológica . [ cita necesaria ]
Las ideas del paisaje de cuerdas se pueden aplicar a la noción de supersimetría de escala débil y al problema de la pequeña jerarquía. Para las cuerdas vacías que incluyen el MSSM (Modelo Estándar Supersimétrico Mínimo) como teoría de campo efectivo de baja energía, se espera que todos los valores de los campos de ruptura SUSY sean igualmente probables en el paisaje. Esto llevó a Douglas [16] y otros a proponer que la escala de ruptura SUSY se distribuye como una ley de potencia en el paisaje donde es el número de campos de ruptura F (distribuidos como números complejos) y es el número de campos de ruptura D (distribuidos como números reales). A continuación, se puede imponer el requisito antrópico de Agrawal, Barr, Donoghue, Seckel (ABDS) [17] de que la escala débil derivada se encuentre dentro de un factor de unos pocos de nuestro valor medido (para que los núcleos necesarios para la vida tal como la conocemos se vuelvan inestables). (el principio atómico)). Combinando estos efectos con una leve atracción de la ley de potencia a grandes términos de ruptura SUSY suaves, se pueden calcular las masas del bosón de Higgs y de las superpartículas esperadas del paisaje. [18] La distribución de probabilidad de masa del Higgs alcanza su punto máximo alrededor de 125 GeV, mientras que las partículas (con la excepción de los higgsinos ligeros) tienden a encontrarse mucho más allá de los límites de búsqueda actuales del LHC. Este enfoque es un ejemplo de la aplicación de la naturalidad fibrosa.
David Gross sugiere [ cita necesaria ] que la idea es inherentemente acientífica, infalsificable o prematura. Un famoso debate sobre el paisaje antrópico de la teoría de cuerdas es el debate Smolin-Susskind sobre los méritos del paisaje.
Hay varios libros populares sobre el principio antrópico en cosmología. [19] Los autores de dos blogs de física, Lubos Motl y Peter Woit , se oponen a este uso del principio antrópico. [ ¿ por qué? ] [20]
