宇宙定数

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宇宙定数（うちゅうていすう、cosmological constant）は、アインシュタインの重力場方程式の中に現れる宇宙項（うちゅうこう）の係数。宇宙定数はスカラー量で、通常Λ（ラムダ）と書き表される。

1916年に発表された最初の重力場方程式

$R_{\mu\nu} - {1 \over 2}R g_{\mu\nu} = {8 \pi G \over c^4} T_{\mu\nu}$

には宇宙項・宇宙定数は入っていなかった。しかし、これでは宇宙は自らの重力（万有引力）で収縮していってしまうと気づいたアインシュタインは、万有引力に対抗する斥力である「万有斥力」を表す宇宙項 $Λ g μν$ （宇宙定数 $Λ$ ）を導入し、

$R_{\mu\nu} - {1 \over 2}R g_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = {8 \pi G \over c^4} T_{\mu\nu}$

と方程式を変更することによって宇宙の大きさが一定である可能性を導いた。しかしエドウィン・ハッブルらの観測によって、宇宙が膨張していることが明らかになり、アインシュタインはこの宇宙定数の導入を生涯で「最大の過ち」(biggest blunder)として後悔したというエピソードはあまりに有名である。

標準ビッグバン宇宙モデルの初期条件を説明する宇宙のインフレーションモデルは、宇宙の初期に時空が指数関数的な膨張を遂げた、とするモデルであるが、その原理は、宇宙項の存在に相当する真空のエネルギーの存在である。

近年、遠方の超新星の観測結果および宇宙マイクロ波背景放射（宇宙背景放射）の観測結果などから、我々の宇宙は現在、加速的に膨張していることが明らかになってきており、加速膨張を説明するメカニズムとして、宇宙項の存在が支持されている。宇宙定数の源の有力な候補としては真空のエネルギーなどが挙げられ、これを仮定すると宇宙定数の大きさは、自然単位系で評価してナイーブには1の程度になる。しかし、観測的には $10 - 120$ 以下であることが分かっており、このギャップを埋めるメカニズムは現代宇宙論の未解決問題のひとつになっている。最近では、宇宙の加速膨張を担うものとして、宇宙項の可能性を含め、ダークエネルギーと総称することが普通になっている。