Divulgación La Energia Oscura y el efecto Casimir.

[Visitante]

Varias preguntas.

1.- Desde el Modelo standart LambdaCDM se puede calcular
la densidad de Energia oscura:

$\dst{\rho_\Lambda =\frac{3 H_0^2 c^2 \Omega_{\Lambda 0} }{8 \pi G}}$

Esto dá para:

$\dst{H_0 = 2.4\;10^{-18}\; 1/seg}$

$\dst{\Omega_{\Lambda0}= 0.7}$

$\dst{\rho_\Lambda =0.65\; 10^{-8} erg/cm^3}$

o su equivalente:

$\dst{P_\Lambda = w\;\rho_\Lambda = -1\cdot 0.65\; 10^{-8} dina/cm^2}$

2.- Por otra parte, para el efecto Casimir que deberia medir la densidad de
Energia del vacio:

$\dst{P_C = -\frac{h c\pi }{480\; a^4}}$

Esto dá para:

$\dst{a = L_{Planck}=1.6\cdot10^{-33}\;cm}$

$\dst{P_C = -0.029\cdot 10^{123}\; dina/cm^2}$

Para:

$\dst{a =1.0\cdot10^{-5}\;cm =1.0\cdot10^{-1}\;micras}$

$\dst{P_C = -0.13\cdot 10^{3}\; dina/cm^2}$

Para:

$\dst{a =3.8\cdot10^{-3}\;cm =38\;micras}$

$\dst{P_C = -0.5 \cdot10^{-8}\; dina/cm^2}$

El efecto Casimir creo que ha sido medido por un equipo italiano en 2001
para ´a´ entre 2 micras y 0.1 micras, con resultados coherentes con un error
del 10%...

Y todo esto me dá que pensar:

1.- Algo falla entre la Relatividad General y la Teoria Cuantica de Campos ???
2.- La Energia Oscura no es exactamente la Energia del vacio ???
3.- La Energia oscura debe tener alguna otra componente mas que la Energia
del vacio para que compense esta energia tan brutal ???
4.- Estos coeficientes ´w´ de las ecuaciones de estado no valen -1 ???
5.- Es posible extraer Energia de la Energia del vacio ???
Es decir, con estas presiones tan altas a distancias del orden de 0.1 micras,
se podria diseñar y construir un nanomotor ???
Gracias y un saludo.

P.S. Para dar una idea de cuanto representan estas presiones...
1 dina/cm^2 equivalen a 10^-6 bar.

[Visitante]

Re: La Energia Oscura y el efecto Casimir.

Como no hay ninguna respuesta a mis preguntas, me voy a autocontestar
para dar mi opinion y para ver si alguien se anima a dar la suya...

2.- La Energia Oscura no es exactamente la Energia del vacio ???

Yo creo que NO es...El Modelo Standart Lambda-CDM ´concordante´ aceptado,
propuesto por el Supernova Cosmology Project (SCP) dá un valor de la densidad
de Energia Oscura de 0.7 del valor de la densidad de Energia critica (con w=-1),
0.3, para la materia (con w=0) y 0.001 (con w=+1/3) para la radiacion...
Y este Modelo concuerda con las observaciones hasta una Z de aprox 2.
Y esto dá del orden de:

$\dst{P_\Lambda = w\;\rho_\Lambda = -1\cdot 0.65\; 10^{-8} dina/cm^2}$

Por otra parte, el efecto Casimir fué medido en 2001 a distancias del orden
de 0.1 micras a 2 micras.(Esto es mas o menos el tamaño de una celula de
tamaño minimo a tamaño pequeño...). Y los resultados concordaban con la
teoria con una precisión del 90%. (Tambien aquí se considera w=-1).
Y esto dá del orden de: (Para a = 0.1 micras)

$\dst{P_C = -0.13\cdot 10^{3}\; dina/cm^2}$

Y aquí, solo...ya hay una diferencia entre los 2 valores del orden de 11 ordenes de magnitud....


3.- La Energia oscura debe tener alguna otra componente mas que la Energia
del vacio para que compense esta energia tan brutal ???

Yo creo que NO. Es muy dificil que jugando con los parametros de densidad
(Entre 0 y 1 y sumando todos ellos = +1) y los parametros de ecuacion de estado
(-1, -2/3, -1/3, 0, +1/3,+2/3, +1) den Modelos parecidos al Modelo Standart...
(A menos que haya un parametro de ecuacion de estado de w aprox. +10^120 y
otro de w aprox-10^120...que casi se compensen...Pero esto me parece muy
especulativo...porque nadie sabe que puede ser una Energia con un parametro
de estado de w = +-10^120 y porque dá lugar a takiones.)

Pero voy a dar una posible respuesta:

Hace unos dias ví una conferencia de Angel Uranga del Instituto de Fisica Teorica,
´Desenredando la teoriade cuerdas´.

Aqui hay un ´Bulk´ de 10 dimensiones...dimensiones extensas y dimensiones
compactas...Diversas formas de compactacion de dimensiones...
´Branas´ de multiples dimensiones...´Cuerdas´ abiertas y cerradas...
Confinamiento en Branas...Multiversos...
Y todo esto dá infinitas posibilidades...(Un ´Landscape´ de 10^500 puntos...
como dice Susskind...)
Por ejemplo, la materia oscura no está en nuestra ´Brana´ sino en el ´Bulk´...
y la materia visible en nuestra ´Brana´ y en el ´Bulk´.
La Energia oscura...puede estar en el Bulk y parcialmente en nuestra ´Brana´???
Disculpas por estas ultimas divagaciones.
Alguna opinion mas???

Gracias y un saludo.

[C1945]

Re: La Energia Oscura y el efecto Casimir.

Buenísimo, yo me he hecho las mismas preguntas.

Respecto a si se puede sacar energía del vacío en un viejo hilo hice el planteo pero no obtuve respuestas coherentes.
De todas maneras para simplificarlo pensemos en el efecto Casimir: si las placas se atraen se mueven y si se mueven como tienen masa adquieren energía cinética. Esa energía cinética necesariamente proviene del espacio vacío.

Saludos.

[Visitante]

Re: La Energia Oscura y el efecto Casimir.

La Teoria de Cuerdas es muy atractiva y seductora.

Sobre todo cuando dice:
(El Universo elegante. Brian Greene. 1999)
´´ Las características (Energia oscura,...) de un ´Universo´ extendido de Radio ´N´veces
la Longitud de Planck son indistinguibles de las caracteristicas (Energia del vacio,...)
de un ´Universo´compacto de Radio ´1/N´ veces la Longitud de Planck´´.

Porque esto resuelve el conflicto entre la Energia Oscura de la Cosmologia
y la Energia del Vacio de la Mecanica Cuantica.

Pero esto no cuadra bien con las observaciones porque esto depende de
cuanto vale la longitud de una cuerda minima...Y esto no se sabe...
Podemos ajustar la longitud de la cuerda minima a un valor de la longitud
de Planck pero no sé como justificarlo.
(Puede ser, 1 x LP...,puede ser 2 x LP...puede ser 2 x pi x LP...puede ser pi x Lp....etc)
Pero todos estos valores no dán un valor de Omega_Lambda de aprox. 0.683
medido por la misión Planck.

Gracias y un saludo.

[Visitante]

Re: La Energia Oscura y el efecto Casimir.

Hoy he visto la conferencia del Dr. Tomas Ortin del Instituto de Fisica Teorica.
'Las fronteras teóricas del Universo'.

Hay 2 cosas que me han descolocado:

1.- La Energia no se puede confinar en un volumen determinado...
(Esto quiere decir que no podemos calcular una Energia, multiplicando una
densidad de Energia por un volumen...)
(Con respecto a la Energia Oscura, no podemos calcular la Energia total oscura
multiplicando la densidad de Energia oscura por el volumen de Hubble).

2.- El efecto Unruh.
Un observador en un campo gravitatorio verá o no verá ciertas particulas...
(Esto quiere decir que el efecto Casimir y la radiacion de Hawking dependen
de la posicion del observador con respecto al campo gravitatorio...)

Un saludo.

[Richard R Richard]

Re: La Energia Oscura y el efecto Casimir.

He encontrado este fragmento, que describe el efecto Casimir, el cual desconocía, pero me llamo la atención pues recorde que lo habías posteado.

Y se lleva de contras con lo que afirmamos y reafirmamos día a dia en TRG yTRE... bueno por algo es que la cuantica y Relatividad no cuajan.

El vacío de CasimirLas ecuaciones de Einstein acerca de la relatividad especial sugieren que la velocidad de la luz no varía en marcos de referencia inerciales, o en otras palabras, siempre será la misma desde cualquier punto donde se vea. Las ecuaciones no especifican ningún valor particular para la velocidad de la luz, que más bien se ha podido determinar de manera experimental.


Esta averiguación experimental ha sido llevada a cabo en el vacío. Pero el vacío que nosotros conocemos no es el único vacío que existe. El vacío tiene una energía asociada a él, llamada energía de vacío, y ésta puede ser modificada en ciertos casos. Cuando disminuye, la luz puede alcanzar un valor superior a c. Dicho vacío puede ser producido al juntar (hasta separaciones en escala atómica) 2 placas metálicas perfectamente lijadas. Esto se llama el Vacío de Casimir, y de los cálculos se infiere que la luz rebasará c en dicho entorno. Sin embargo, esto no se ha podido verificar de forma experimental por las limitaciones tecnológicas actuales.


Las ecuaciones de Einstein acerca de la relatividad especial supone de manera implícita el concepto de homogeneidad. El espacio es igual (homogéneo) en todos lados. En el caso del Vacío de Casimir, esto es claramente violado, pues el valor de c dentro del vacío es distinto al del resto del universo, lo cual altera las ecuaciones de relatividad especial. Sin embargo, al considerar que hay 2 marcos de referencia (el vacío es uno, el resto del universo es el otro), las ecuaciones de relatividad especial ya no se aplican, pues ya no se puede suponer que exista homogeneidad en el universo.


Dicho en otras palabras, el Efecto Casimir divide el espacio en distintos sectores homogéneos, cada uno de los cuales sigue las reglas de la relatividad general a su manera.


Si bien lo anterior es, técnicamente hablando, ir más rápido que la luz, sólo es cierto cuando se compara con regiones del espacio disociadas del fenómeno Casimir. No está claro si el vacío de Casimir es estable bajo las leyes de mecánica cuántica, y si se puede establecer comunicación entre la región del espacio bajo efectos de Casimir, y otras regiones.

https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Casimir

[Julián]

Re: La Energia Oscura y el efecto Casimir.

De todas maneras para simplificarlo pensemos en el efecto Casimir: si las placas se atraen se mueven y si se mueven como tienen masa adquieren energía cinética. Esa energía cinética necesariamente proviene del espacio vacío.

Respecto a si se puede sacar energía del vacío en un viejo hilo hice el planteo pero no obtuve respuestas coherentes.

La verdad que yo lo he pensado pero la respuesta me vino a la mente inmediatamente. Evidentemente las placas en el vacio adquieren energía cinética pero hay que gastar energía colocandolas cercanas (esto no es tanto problema) pero (nuevamente), la forma energética más util tanto para la transmición como para la utilización, es decir, la transformación en otra energía como térmica, mecánica, etc. Es la energía eléctrica y ¿cómo se genera la energía eléctrica? pues con un generador que en el caso de las placas deben ser electromecánico (ya que las placas adquieren energía cinética como vos bien dijiste). Por lo tanto es necesario una variación de flujo magnético para obtener una diferencia de potencial, y como las placas se mueven, es posible colocarle un bobinado conductor y si se mueven en una región con campo magnético generarían una diferencia de potencial.

Está bien, se colocó miles de pares de placas separadas una pequeña distancia, con un pequeño bobinado alrededor de estas y cuya conexión eléctrica es en serie de manera tal que se sumen las diferencia de potenciales que generan al moverse, por el efecto casimir, en una región magnética. Y listo, adquirieron energía cinética, se movieron, generaron una diferencia de potencial y ahí quedó todo, habría que ir y separarlas de vuelta, gastando energía y por supuesto la energía para separarlas es mayor ya que hay que hacer una fuerza superior a la que genera el efecto casimir.

La Energia Oscura no es exactamente la Energia del vacio ???

No, la energía del vacio es el mínimo nivel energético de los campos.

Y se lleva de contras con lo que afirmamos y reafirmamos día a dia en TRG yTRE... bueno por algo es que la cuantica y Relatividad no cuajan.

Me resulta extraño ese artículo que posteaste de wikipedia RRR, supongo que debe estar mal ya que el efecto casimir fue propuesto antes de observarlo experimentalmente por la teoría cuántica de campos y esta teoría considera los efectos relativistas en la mecánica cuántica y por lo tanto no tendría sentido que se violen los principios de la teoría de la relatividad especial. Quizás algún físico nos ayude.