Das kürzlich entdeckte Higgs Boson, das dazu beiträgt, Teilchen ihre Masse zu geben, hätte den Kosmos kurz nach seiner Geburt zerstören können, indem es das Universum kurz nach dem Urknall zum Kollaps gebracht hätte. Aber die Gravitation, die Kraft, die Planeten und Sterne zusammenhält, könnte dies verhindert haben, sagen Wissenschaftler.
Im Jahr 2012 bestätigten Wissenschaftler den Nachweis des lange gesuchten Higgs-Bosons, auch bekannt unter seinem Spitznamen „Gottesteilchen“, am Large Hadron Collider (LHC), dem leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt. Dieses Teilchen trägt dazu bei, dass alle Elementarteilchen, die Masse haben, wie z. B. Elektronen und Protonen, Masse haben. Elementarteilchen, die keine Masse haben, wie z. B. die Photonen, aus denen das Licht besteht, erhalten keine Masse vom Higgs-Boson.
Die Experimente, die das Higgs-Boson entdeckten, zeigten, dass es eine Masse von 125 Milliarden Elektronenvolt hat, oder mehr als 130 Mal die Masse des Protons. Diese Entdeckung führte jedoch zu einem Rätsel – bei dieser Masse hätte das Higgs-Boson das Universum gleich nach dem Urknall zerstören müssen.
Das liegt daran, dass sich Higgs-Teilchen bei hohen Energien gegenseitig anziehen. Damit das passiert, müssen die Energien außerordentlich hoch sein, „mindestens eine Million Mal höher als der LHC erreichen kann“, sagte Studien-Koautor Arttu Rajantie, ein theoretischer Physiker am Imperial College London, gegenüber Space.com.
Doch direkt nach dem Urknall gab es leicht genug Energie, damit sich Higgs-Bosonen gegenseitig anziehen. Dies könnte dazu geführt haben, dass sich das frühe Universum zusammenzog, anstatt sich auszudehnen, und so kurz nach seiner Geburt erlosch.
„Das Standardmodell der Teilchenphysik, mit dem Wissenschaftler Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen erklären, hat bisher keine Antwort darauf gegeben, warum das Universum nach dem Urknall nicht kollabierte“, sagte Rajantie in einer Stellungnahme.
Eine Reihe von Wissenschaftlern hatte vorgeschlagen, dass neue physikalische Gesetze oder noch unentdeckte Teilchen das Universum vor der Gefahr durch das Higgs-Boson stabilisiert haben könnten. Nun haben Rajantie und seine Kollegen herausgefunden, dass stattdessen die Gravitation dieses Rätsel lösen könnte.
Gravitation ist eine Folge von Massen, die das Gewebe von Raum und Zeit verzerren. Um sich das vorzustellen, denken Sie daran, wie eine Bowlingkugel eine Gummimatte verformt, auf der sie sitzt.
Das frühe Universum war sehr dicht, weil es noch keine Gelegenheit hatte, sich stark auszudehnen. Das bedeutete, dass die Raumzeit damals stark gekrümmt war.
Die Berechnungen der Forscher ergaben, dass, wenn die Raumzeit stark gekrümmt ist, das Higgs-Boson an Masse zunimmt. Dies hätte auch die Energiemenge erhöht, die benötigt wird, damit sich die Higgs-Bosonen gegenseitig anziehen und so eine Instabilität verhindert, die das frühe Universum hätte kollabieren lassen können.
Nachdem Rajantie und seine Kollegen nun gezeigt haben, dass die Wechselwirkung zwischen der Gravitation und dem Higgs eine große Rolle im frühen Universum spielte, wollen sie mehr über die Stärke dieser Wechselwirkung erfahren. Dies könnte beinhalten, dass sie untersuchen, wie sich das frühe Universum entwickelt hat, indem sie Daten von aktuellen und zukünftigen Missionen der Europäischen Weltraumorganisation nutzen, die darauf abzielen, die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung zu messen, die die vom Urknall übrig gebliebenen Echos darstellen, so Rajantie. Es könnte auch die Untersuchung von Gravitationswellen beinhalten, die unsichtbare Wellen im Gefüge der Raumzeit sind, die von beschleunigenden Massen erzeugt werden, sagte er.
Die Forschung wird in der Ausgabe vom 17. November der Zeitschrift Physical Review Letters detailliert beschrieben.
Folgen Sie uns @Spacedotcom, Facebook und Google+. Originalartikel auf Space.com.
Aktuelle Nachrichten