Тайна космологической постоянной

Тайна космологической постоянной — закрепившееся в современной астрофизике выражение, означающее факт наличия противоречия между предсказаниями двух фундаментальных физических теорий: ОТО и квантовой физики. Согласно предсказаниям квантовой теории, физический вакуум должен обладать ненулевой энергией. В силу т. н. перенормировки вероятности процессов не зависят от этой самой нулевой энергии, но в силу принципиальной несовместимости ОТО и квантовой теории появляется очень интересная деталь: нулевая энергия вакуума может быть обнаружена в силу её влияния на метрику пространства-времени. При точном анализе уравнений ОТО с учётом квантовых зависимостей получается значение космологической постоянной порядка 10¹⁰⁶ г/см³, в то время как экспериментальные данные говорят о величине, меньшей на 130 порядков. Это противоречие говорит о наличии вклада в космологическую постоянную ещё какого-то слагаемого помимо нулевой энергии вакуума. Но так как никакой теории, объясняющей появление этого слагаемого в данный момент нет, говорят о «тайне космологической постоянной». Именно, если бы плотность энергии вакуума w была бы относительной величиной, то её можно было бы считать равной нулю. Однако, согласно общей теории относительности Эйнштейна (ОТО), любая плотность энергии создаёт гравитационное поле, которое изменяет геометрию пространства-времени. Поэтому в ОТО плотность энергии вакуума имеет абсолютное значение и может быть измерена путём измерения гравитационного поля, создаваемого вакуумом. Фактически, это равноценно определению космологической постоянной

$~\Lambda=8\pi G\frac w {c^4}$.

Измерения $~\Lambda$, основанные на эффекте разбегания галактик, дают очень малое значение для космологической постоянной: Λ˜10 ^{− 53} м ^-2. Искажения Вселенной становятся ощутимы лишь при масштабах, сравнимых с размером Вселенной: $~\Lambda^{-1/2}=3\cdot10^{26}$. С другой стороны, даже одна виртуальная частица, например, протон, создаёт в вакууме плотность энергии $w \sim m_p(m_p \frac {c} {\hbar})^3c^2$, тогда Λ = 10 ^{− 10} м ^-2, что совершенно не соответствует действительности.