I kosmologi , den problemet med den kosmologiske konstant eller katastrofe af vakuumet er forskellen mellem den lave observerede værdi af densiteten af energien i vakuum (hvis værdi er begrænset af den for kosmologiske konstant ) og den store teoretiske værdi af den nulpunktsenergi foreslået af kvantefeltteori .
Afhængig af Plancks energitærskel såvel som andre faktorer, kan afvigelsen være så høj som 10.120 , en forskel, som fysikere beskriver som "det største kløft mellem teori og erfaring fra enhver." Videnskab "og" den værste teoretiske forudsigelse i historien. af fysik ”.
Det grundlæggende problem med vakuumenergi, der producerer gravitationseffekter, blev identificeret allerede i 1916 af Walther Nernst . Værdien forudsiges enten at være nul eller meget lille, det teoretiske problem er allerede tydeligt og begynder at blive aktivt diskuteret i løbet af 1970'erne.
Med udviklingen af teorien om kosmisk inflation i 1980'erne bliver problemet meget større: Da kosmisk inflation drives af vakuumenergi, fører forskelle i modellering af vakuumenergi til enorme forskelle i de resulterende kosmologier.
Efter udviklingen af kvantefeltteori i 1940'erne var Yakov Zeldovich den første fysiker, der studerede bidrag fra kvantesvingninger til den kosmologiske konstant. I henhold til kvantemekanik er selve vakuumet genstand for kvantesvingninger. På grund af disse udsving har vakuumet en minimal energi, kaldet vakuumenergi . Den generelle relativitetsteori forudsiger masse-energi-ækvivalens, og dermed er denne energi årsagen til tyngdekraften. Vakuumets energi bidrager således til den kosmologiske konstant ved oprindelsen af universets ekspansion. Imidlertid overstiger energitætheden af det teoretiske vakuum den observerede kosmologiske konstant med flere størrelsesordener . De første skøn over forholdet mellem den teoretiske værdi og værdien opnået ved observationer var 120 størrelsesordener; forskning antyder imidlertid, at når Lorentz-invarians tages i betragtning, er dette forhold tættere på 60 størrelsesordener.
Beregningen af vakuumenergi er et positivt, snarere end negativt bidrag til den kosmologiske konstant, fordi det eksisterende vakuum har negativt tryk i kvantemekanik, og generelt er relativitetens tyngdevirkning en slags afstødning (tryk defineres her som strømmen af bevægelse over en overflade i forbindelse med kvantemekanik).