Haramein, N., and Guermonprez, C., Alirol, O. (2023). The Origin of Mass and the Nature of Gravity. https://doi.org/10.5281/zenodo.8381115
A partir de las primeras exploraciones de la termodinámica y la caracterización de la radiación del cuerpo negro, Max Planck predijo la existencia de un valor de expectativa distinto de cero para la densidad de energía del vacío cuántico electromagnético o energía de punto cero (ZPE). A partir de la mecánica de un oscilador cuántico, Planck derivó el espectro del cuerpo negro, que satisfacía la ley de Stefan-Boltzmann con un término no evanescente restante en el que la suma de todos los modos de oscilaciones divergía hasta el infinito en cada punto del campo. En la derivación moderna, las funciones de correlación se utilizan para derivar el comportamiento coherente de los operadores de creación y aniquilación. Aunque un enfoque común consiste en normalizar el Hamiltoniano de modo que todos los modos del estado básico se cancelen, estableciendo artificialmente ZPE a cero, la energía de punto cero es esencial para la consistencia matemática de la mecánica cuántica, ya que mantiene la no conmutatividad de los operadores de creación y aniquilación, lo que resulta en el principio de incertidumbre de Heisenberg. A partir de nuestro cálculo, demostramos que los modos coherentes de las funciones de correlación en el tiempo característico del protón dan lugar correctamente a la aparición de su masa directamente a partir de los modos de fluctuación del vacío cuántico. Encontramos también que este valor de energía es consistente con una cavidad de Casimir de la misma distancia característica. Como resultado, desarrollamos una solución analítica que describe tanto la estructura del espaciotiempo cuántico como las fluctuaciones del vacío y extrapolamos esta estructura a la dinámica superficial del protón para definir un mecanismo de apantallamiento de las fluctuaciones electromagnéticas a una escala dada. A partir de un apantallamiento inicial en la longitud de onda Compton reducida del protón, encontramos una relación directa con las ecuaciones de campo de Einstein y la solución de Schwarzschild que describe un término fuente para la energía interna del protón que emerge de las fluctuaciones electromagnéticas de punto cero. Se encuentra un segundo apantallamiento de las fluctuaciones del vacío en el radio de carga del protón, que da como resultado exacto la masa en reposo. Considerando el apantallamiento inicial, calculamos el valor de la radiación de Hawking de la estructura de Schwarzschild del núcleo y encontramos que es equivalente a la energía de la masa en reposo que se difunde en la estructura interna del protón. Se calcula el gradiente de presión resultante o las fuerzas de presión y se encuentra que se ajustan muy bien a todos los valores medidos de la fuerza de color y la fuerza fuerte residual típicamente asociadas al confinamiento de tubos de flujo de quarks-antiquarks y gluones. Como resultado, somos capaces de unificar todas las fuerzas de confinamiento con la fuerza gravitatoria que emerge de la curvatura del espaciotiempo inducida por las fluctuaciones electromagnéticas cuánticas del vacío. Por último, aplicamos el mecanismo de apantallamiento de la densidad de energía del vacío cuántico al universo observable y calculamos la densidad de energía crítica correcta dada típicamente para la masa-energía total del universo.
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