Odkryty niedawno bozon Higgsa, który pomaga nadać cząstkom ich masę, mógł zniszczyć kosmos wkrótce po jego narodzinach, powodując jego zapadnięcie się tuż po Wielkim Wybuchu. Jednak grawitacja, siła, która utrzymuje planety i gwiazdy razem, mogła temu zapobiec, twierdzą naukowcy.
W 2012 roku naukowcy potwierdzili wykrycie długo poszukiwanego bozonu Higgsa, znanego również pod pseudonimem „cząstka Boga”, w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC), najpotężniejszym akceleratorze cząstek na Ziemi. Cząstka ta pomaga nadać masę wszystkim cząstkom elementarnym, które ją posiadają, takim jak elektrony i protony. Cząstki elementarne, które nie mają masy, takie jak fotony tworzące światło, nie otrzymują masy od bozonu Higgsa.
Eksperymenty, które wykryły bozon Higgsa, wykazały, że ma on masę 125 miliardów elektronowoltów, czyli ponad 130 razy większą niż proton. Odkrycie to doprowadziło jednak do pewnej tajemnicy – przy tej masie bozon Higgsa powinien był zniszczyć wszechświat tuż po Wielkim Wybuchu.
Wynika to z faktu, że cząstki Higgsa przyciągają się przy wysokich energiach. Aby tak się stało, energie muszą być niezwykle wysokie, „co najmniej milion razy wyższe niż te, które może osiągnąć LHC” – powiedział Space.com współautor badania Arttu Rajantie, fizyk teoretyczny z Imperial College London.
Jednak tuż po Wielkim Wybuchu było wystarczająco dużo energii, aby bozony Higgsa mogły się przyciągać. Mogło to doprowadzić do skurczenia się wczesnego wszechświata zamiast jego rozszerzenia, co doprowadziło do jego unicestwienia wkrótce po narodzinach.
„Model Standardowy fizyki cząstek elementarnych, którego naukowcy używają do wyjaśnienia cząstek elementarnych i ich oddziaływań, jak dotąd nie dostarczył odpowiedzi na pytanie, dlaczego wszechświat nie zapadł się po Wielkim Wybuchu” – powiedział Rajantie w oświadczeniu.
Liczba naukowców sugerowała, że nowe prawa fizyki lub jeszcze nieodkryte cząstki mogły ustabilizować wszechświat przed niebezpieczeństwem stwarzanym przez bozon Higgsa. Teraz Rajantie i jego koledzy odkryli, że grawitacja może rozwiązać tę zagadkę zamiast tego.
Grawitacja jest konsekwencją wypaczania przez masy tkanki przestrzeni i czasu. Aby to sobie wyobrazić, pomyśl o tym, jak kule do kręgli odkształcają gumowe maty, na których siedzą.
Wczesny wszechświat był bardzo gęsty, ponieważ nie miał jeszcze szansy się rozszerzyć. Oznaczało to, że czasoprzestrzeń była wtedy bardzo zakrzywiona.
Obliczenia naukowców wykazały, że kiedy czasoprzestrzeń jest bardzo zakrzywiona, bozon Higgsa zwiększa swoją masę. Podniosłoby to również ilość energii potrzebnej do tego, by bozony Higgsa przyciągały się nawzajem, zapobiegając niestabilności, która mogłaby doprowadzić do zawalenia się wczesnego wszechświata.
Teraz, gdy Rajantie i jego koledzy odkryli, że oddziaływanie pomiędzy grawitacją a bozonem Higgsa odegrało ważną rolę we wczesnym wszechświecie, chcą dowiedzieć się więcej o sile tego oddziaływania. Mogłoby to obejmować sprawdzenie, jak rozwijał się wczesny wszechświat przy użyciu danych z obecnych i przyszłych misji Europejskiej Agencji Kosmicznej, które mają na celu zmierzenie kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła, które stanowi echo pozostałe po Wielkim Wybuchu, powiedział Rajantie. Może to również obejmować badanie fal grawitacyjnych, które są niewidzialnymi falami w czasoprzestrzeni emitowanymi przez przyspieszające masy, powiedział.
Badania są szczegółowo opisane w wydaniu czasopisma Physical Review Letters z 17 listopada.
Śledź nas @Spacedotcom, Facebook i Google+. Oryginalny artykuł na Space.com.
Ostatnie wiadomości