EL MECANISMO DEL UNIVERSO RELAJADO: POSIBLE SOLUCIÓN DINÁMICA Y LIBRE DE AJUSTES FINOS AL VIEJO PROBLEMA DE LA CONSTANTE COSMOLÓGICA

Abstract

Los estudios experimentales de las supernovas tipo Ia y de la radiación cósmica de fondo han mostrado la reciente expansión acelerada del Universo. Para explicar este comportamiento, se introdujo una forma hipotética de energía llamada la energía oscura. Por otro lado, la presencia de una constante cosmológica en las ecuaciones de campo provoca una expansión acelerada del Universo; así, esta última se identifica con la energía oscura. Además la energía del estado de vacío exhibe las mismas consecuencias de una constante cosmológica; por consiguiente, el valor experimental de la energía de vacío debe contribuir al valor experimental de la constante cosmológica, y ambos deben tener el mismo orden de magnitud. Sin embargo, al comparar los dos valores, hay una diferencia de más de 55 ´ordenes de magnitud. Con el fin de establecer concordancia, es necesario hacer un ajuste fino en el valor experimental de la constante cosmológica. La imposibilidad de evitar un ajuste fino se conoce como el viejo problema de la constante cosmológica. Se han planteado muchas soluciones, tales como la sustitución de la constante cosmológica por un campo escalar; sin embargo, estas soluciones no resuelven realmente el problema. Se presentará una solución alternativa, en la cual la constante cosmológica es complementada con un nuevo término originado a partir de modificaciones de la gravedad. La modificación se realiza mediante la introducción de una función f(R, G), donde R es el escalar de Ricci y G es el invariante de Gauss-Bonnet. El término nuevo, que se puede interpretar como un fluido cósmico con una forma particular para su ecuación de estado, evoluciona en el tiempo relajando de manera dinámica la enorme diferencia entre la energía de vacío y la constante cosmológica.

The experimental studies of the type Ia supernovae and of the cosmic microwave background radiation have shown the recent accelerated expansion of the Universe. To explain this behavior, a hypothetical form of energy called the dark energy was introduced. On the other hand, the presence of a cosmological constant in the field equations causes an accelerated expansion of the Universe; thus, the latter is identified with the dark energy. Moreover, the energy of the vacuum state exhibits the same consequences of a cosmological constant; therefore, the experimental value of the vacuum energy must contribute to the experimental value of the cosmological constant, and both values must have the same order of magnitude. However, when the two values are compared, there exists a difference of more than 55 orders of magnitude. In order to establish concordance, it is necessary to do a fine-tuning in the experimental value of the cosmological constant. The impossibility to avoid this fine-tuning is called the old cosmological constant problem. Many solutions have been raised, such as the replacement of the cosmological constant by a scalar field; however, these solutions do not actually solve the problem. We will present an alternative solution, in which the cosmological constant is complemented by a new term originated from modifications of gravity. The modification is performed by introducing a function f(R, G), where R is the Ricci scalar and G is the Gauss-Bonnet invariant. The new term, which can be interpreted as a cosmic fluid with a particular form for its equation of state, evolves in time dynamically relaxing the enormous difference between the vacuum energy and the cosmological constant.