Los cosmólogos se acercan a las leyes lógicas para el Big Bang

El universo comenzó bastante suave en general, según se piensa, pero las ondulaciones cuánticas imprimieron en el espacio pequeñas cantidades de materia extra. A medida que el espacio se expandía, estos puntos densos se extendían incluso cuando las pequeñas ondas continuaban surgiendo. Cuando se detuvo la inflación, el joven cosmos quedó con manchas densas que iban de pequeñas a grandes, que se convertirían en galaxias y cúmulos de galaxias.

Todas las teorías de la inflación definen esta función de correlación de dos puntos. Para distinguir entre teorías en competencia, los investigadores deben medir correlaciones más sutiles y de punto más alto—Relaciones entre los ángulos formados por un trío de galaxias, por ejemplo.

Por lo general, los cosmólogos proponen una teoría de la inflación que involucra ciertas partículas exóticas y luego la juegan para calcular las funciones de correlación de tres puntos que dejaría en el cielo, dando a los astrónomos un objetivo para buscar. De esta forma, los investigadores abordan las teorías una a una. “Hay muchas, muchas, muchas cosas posibles que podrías buscar. Infinitamente muchos, de hecho «, dijo Daan Meerburg, cosmólogo de la Universidad de Groningen.

Pajer ha cambiado ese proceso. Se cree que la inflación ha dejado ondas en la estructura del espacio en forma de ondas gravitacionales. Pajer y sus colaboradores comenzaron con todas las posibles funciones de tres puntos describiendo estas ondas gravitacionales y las verificaron con la prueba de la matriz, eliminando cualquier función que fallara en la unitaridad.

En el caso de cierto tipo de onda gravitacional, el grupo encontró que las funciones unitarias de tres puntos son pocas y distantes entre sí. De hecho, solo tres pasan la prueba, anunciaron los investigadores. en una preimpresión publicado en septiembre. El resultado «es muy notable», dijo Meerburg, que no participó. Si los astrónomos detectaran alguna vez ondas gravitacionales primordiales …y los esfuerzos están en curso—Estos serán los primeros signos de inflación a buscar.

Signos positivos

El teorema óptico cosmológico garantiza que las probabilidades de todos los eventos posibles suman 1, al igual que es seguro que una moneda tiene dos caras. Pero hay otra forma de pensar sobre la unitaridad: las probabilidades de cada evento deben ser positivas. Ninguna moneda puede tener una probabilidad negativa de caer en cruz.

Víctor Gorbenko, físico teórico de la Universidad de Stanford, Lorenzo Di Pietro de la Universidad de Trieste en Italia, y Shota Komatsu del CERN en Suiza se acercó recientemente a la unitaridad en el espacio de Sitter desde esta perspectiva. ¿Cómo se vería el cielo, se preguntaron, en universos bizarros que rompían esta ley de la positividad?

Inspirándose en el mundo de Escher, les intrigó el hecho de que el espacio anti-de Sitter y el espacio de De Sitter comparten una característica fundamental: visto correctamente, todos pueden verse iguales en todas las escalas. Acercar cerca del límite de Escher Límite de círculo III grabado en madera, y los peces camarones tienen proporciones idénticas a los chillones en el medio. De manera similar, las ondas cuánticas en el universo inflado generaron densos puntos grandes y pequeños. Esta propiedad común, la «simetría conforme», permitió recientemente a Taronna, que ha estado trabajando con Charlotte Sleight, físico teórico de la Universidad de Durham en el Reino Unido, para portar una técnica matemática popular para romper las teorías de límites entre los dos mundos.

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El grupo de Gorbenko desarrolló aún más la herramienta, que les permitió tomar el fin de la inflación en cualquier universo (la mezcolanza de ondas de densidad) y dividirla en una suma de patrones en forma de ondas. Para los universos unitarios, encontraron, cada onda tendría un coeficiente positivo. Cualquier teoría que prediga ondas negativas no sería buena. Describieron su prueba en una preimpresión en agosto. Simultáneamente, un grupo independiente liderado por João Penedones del Instituto Federal Suizo de Tecnología Lausana llegó a el mismo resultado.

La prueba de positividad es más exacta que el teorema óptico cosmológico, pero menos preparada para datos reales. Ambos grupos de positividad hicieron simplificaciones, incluida la eliminación de la gravedad y asumir una estructura impecable de De Sitter, que deberá modificarse para adaptarse a nuestro universo desordenado y gravitante. Pero Gorbenko llama a estos pasos «concretos y factibles».

Causa de esperanza

Ahora que los bootstrappers se están acercando a la noción de cómo se ve la unitaridad para el resultado de una expansión de De Sitter, pueden pasar a otras reglas clásicas de bootstrapping, como la expectativa de que las causas deben venir antes que los efectos. Actualmente no está claro cómo ver los rastros de causalidad en una instantánea atemporal, pero lo mismo sucedió alguna vez con la unitaridad.

«Eso es lo más emocionante que todavía no entendemos por completo», dijo Taronna. «No sabemos qué no es causal en De Sitter».