El enfoque de seguridad asintótica para la gravedad cuántica proporciona una noción no perturbativa de renormalización para encontrar una teoría de campo cuántica consistente y predictiva de la interacción gravitacional y la geometría del espacio-tiempo . Se basa en un punto fijo no trivial del flujo del grupo de renormalización (RG) correspondiente de modo que las constantes de acoplamiento en curso se aproximen a este punto fijo en el límite ultravioleta (UV). Esto es suficiente para evitar divergencias en los observables físicos. Además, tiene poder predictivo: genéricamente, una configuración inicial arbitraria de constantes de acoplamiento dada en alguna escala RG no se encuentra con el punto fijo para una escala creciente, pero un subconjunto de configuraciones podría tener las propiedades UV deseadas. Por esta razón, es posible que, suponiendo que se haya medido un conjunto particular de acoplamientos en un experimento, el requisito de seguridad asintótica fije todos los acoplamientos restantes de tal manera que se aproxime al punto fijo UV.
La seguridad asintótica, si se materializa en la naturaleza, tiene consecuencias de largo alcance en todas las áreas en las que cabe esperar efectos cuánticos de la gravedad. Sin embargo, su exploración todavía está en sus inicios. En la actualidad existen algunos estudios fenomenológicos sobre las implicaciones de la seguridad asintótica en la física de partículas , la astrofísica y la cosmología , por ejemplo.
El Modelo Estándar en combinación con la seguridad asintótica podría ser válido hasta energías arbitrariamente altas. Basándonos en el supuesto de que esto es correcto, es posible hacer una afirmación sobre la masa del bosón de Higgs . [1] Los primeros resultados concretos fueron obtenidos por Mikhail Shaposhnikov y Christof Wetterich en 2010. [2] Dependiendo del signo de la dimensión anómala inducida por la gravedad hay dos posibilidades: Para la masa del bosón de Higgs está restringida a la ventana . Si, por otro lado, que es la posibilidad favorecida, debe tomarse el valor
con una incertidumbre de sólo unos pocos GeV. En este sentido, se puede considerar una predicción de seguridad asintótica. El resultado concuerda sorprendentemente bien con los últimos datos experimentales medidos en el CERN en 2013 por las colaboraciones ATLAS y CMS , donde se ha determinado un valor de . [3]
Al tomar en cuenta la corrección gravitacional al funcionamiento de la constante de estructura fina de la electrodinámica cuántica , Ulrich Harst y Martin Reuter pudieron estudiar los impactos de la seguridad asintótica en el valor infrarrojo (renormalizado) de . [4] Encontraron dos puntos fijos adecuados para la construcción de seguridad asintótica, ambos implicando un límite UV de buen comportamiento, sin encontrarse con una singularidad de tipo polo de Landau . El primero se caracteriza por un desvanecimiento y el valor infrarrojo es un parámetro libre. En el segundo caso, sin embargo, el valor de punto fijo de es distinto de cero y su valor infrarrojo es una predicción computable de la teoría.
En un estudio más reciente, Nicolai Christiansen y Astrid Eichhorn [5] demostraron que las fluctuaciones cuánticas de la gravedad generan de manera genérica autointeracciones para las teorías de calibración, que deben incluirse en una discusión sobre una posible completitud ultravioleta. Dependiendo de los parámetros gravitacionales y de calibración, concluyen que la constante de estructura fina podría ser asintóticamente libre y no encontrarse con un polo de Landau , mientras que el acoplamiento inducido para la autointeracción de calibración es irrelevante y, por lo tanto, su valor puede predecirse. Este es un ejemplo explícito en el que la Seguridad Asintótica resuelve un problema del Modelo Estándar (la trivialidad del sector U(1)) sin introducir nuevos parámetros libres.
Las consecuencias fenomenológicas de la seguridad asintótica pueden esperarse también para la astrofísica y la cosmología . Alfio Bonanno y Reuter investigaron la estructura del horizonte de los agujeros negros " mejorados por el grupo de renormalización " y calcularon correcciones de gravedad cuántica a la temperatura de Hawking y la entropía termodinámica correspondiente . [6] Por medio de una mejora RG de la acción de Einstein-Hilbert , Reuter y Holger Weyer obtuvieron una versión modificada de las ecuaciones de Einstein que a su vez resulta en una modificación del límite newtoniano , proporcionando una posible explicación para las curvas de rotación de galaxias planas observadas sin tener que postular la presencia de materia oscura . [7]
En cuanto a la cosmología, Bonanno y Reuter argumentaron que la seguridad asintótica modifica el Universo muy temprano, posiblemente conduciendo a una resolución del problema del horizonte y la planitud de la cosmología estándar. [8] Además, la seguridad asintótica proporciona la posibilidad de inflación sin la necesidad de un campo inflatón (mientras que es impulsado por la constante cosmológica ). [9] Se razonó que la invariancia de escala relacionada con el punto fijo no gaussiano subyacente a la seguridad asintótica es responsable de la invariancia de escala cercana de las perturbaciones de densidad primordiales . Utilizando diferentes métodos, Weinberg analizó más a fondo la inflación asintóticamente segura. [10]
