Enfocando en la gravedad cuántica de Einstein

Posted: 07 Sep 2012 05:31 AM PDT

Referencia: New Journal of Physics Volumen 14 septiembre 2012 .
vía IOP Institute of Physics, 6 septiembre 2012
Autores: Jan Ambjorn, Martin Reuter y Frank Saueressig

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El programa de seguridad asintótica gravitacional resume los intentos de construir una teoría cuántica consistente y predictiva de la gravedad en el marco de renormalización generalizada de Wilson.

Su ingrediente clave es un punto fijo no gaussiana del flujo de grupo de renormalización, que controla el comportamiento en la teoría de energía trans-planckiana y sirve para poner a salvo la gravedad de las divergencias no físicas. Siempre que el punto fijo venga de un número finito de direcciones atractivas ultravioletas (relevantes), esta construcción da lugar a una teoría de campo cuántico coherente, que resulta tan predictiva como una normal y de perturbación renormalizable.

Esto nos abre la emocionante posibilidad de establecer la gravedad cuántica de Einstein como una teoría fundamental de la gravedad, sin tener que introducir la supersimetría o las dimensiones extra, y que esté basada únicamente en las técnicas de cuantificación, que se sabe que funcionan bien con las otras fuerzas fundamentales de la naturaleza.

Si bien la idea de una gravedad asintóticamente segura fue propuesta por Steven Weinberg hace más de 30 años [1], las herramientas técnicas para la investigación en este escenario solamente han surgido durante la última década. Aquí, el papel clave está desempeñado por la ecuación exacta del grupo de renormalización (RG) funcional de la gravedad, que permite la construcción de soluciones no-perturbativas aproximadas para el flujo RG de acoplamientos gravitacionales. Lo más notable es que, todas las soluciones construidas hasta la fecha exhiben el conveniente punto fijo no gaussiano, dando un fuerte apoyo a la conjetura de seguridad asintótica.

Por otra parte, el grupo de renormalización funcional también proporciona indicios que la idea central de un punto fijo no gaussiano proporciona una terminación segura ultravioleta que también se traslada a escenarios más realistas, donde la gravedad se ajusta a un sector apropiado como el modelo estándar. Estos éxitos teóricos también han provocado una gran abundancia de estudios centrados en las consecuencias de seguridad asintótica, en una amplia gama de aplicaciones fenomenológicas que cubren la física de los agujeros negros, la época primitiva cosmológica y el Big Bang, así como los modelos de gravedad a escala TeV comprobables en el Gran Hadron Collider.

Por diferentes razones, los estudios de Monte-Carlo de la función de partición gravitacional basados en diferenciadas triangulaciones dinámicas causales se acercan a proporcionar un camino a priori independiente hacia un develar las características no perturbativas de la gravedad. Como punto culminante, unas detalladas simulaciones establecieron que el diagrama de fase subyacente a las triangulaciones dinámicas contiene una fase donde éstas, de forma natural, dan lugar a universos macroscópicos de cuatro dimensiones. Además, existen indicios de una transición de fase de segundo orden, que forma naturalmente el análogo distintivo del punto fijo no gaussiano visto en los cálculos continuos. Así pues, hay una buena probabilidad de que los cálculos discontínuos y continuos puedan converger en una misma física fundamental.

Este tema de enfoque recoge una serie de documentos que describen las fronteras actuales del programa de seguridad asintótica gravitacional. Esperamos que los lectores puedan hacerse una idea de la profundidad y variedad de esta área de investigación, así como de nuestro entusiasmo y los nuevos desarrollos en curso.

Todas las contribuciones sobre esta cuestión de enfoque aparecerán y estarán disponibles aquí.

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- [1] Weinberg S 1979 General Relativity, an Einstein Centenary Survey ed S W Hawking and W Israel (Cambridge: Cambridge University Press)
- Publicación: Jan Ambjorn et al 2012 nuevos J. Phys. 14 095003. doi: 10.1088/1367-2630/14/9/095003 en .pdf .
- Original artículo: "Focus on quantum Einstein gravity"
- Imagen:  El flujo de grupo de renormalización de la gravedad en el truncamiento de Einstein-Hilbert, es gobernado por la interacción gaussiana y el punto fijo no gaussiano. Lo última es una luz atractiva ultravioleta tanto para la constante de Newton como la constante cosmológica, y constituye una decuado candidato para una completa ultravioleta no-perturbativa de la gravedad. Figura es de Reuter y Saueressig Phys 2002. Rev. D 65 065016. Copyright 2002 de la Sociedad Americana de Física (APS).