Θα μπορούσε το μποζόνιο Higgs να εξηγήσει το μέγεθος του Σύμπαντος;

Ο αγώνας για τον εντοπισμό του μποζονίου Higgs γίνεται στο CERN. Είναι το Άγιο Δισκοπότηρο της σωματιδιακής φυσικής και θα βοηθήσει να εξηγηθεί γιατί η πλειοψηφία των στοιχειωδών σωματιδίων έχουν μάζα. Το μυστηριώδες σωματίδιο θα μπορούσε, επίσης, να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε και την εξέλιξη του Σύμπαντος, από τη στιγμή της γέννησής του, σύμφωνα με μια ομάδα φυσικών στο εργαστήριο EPFL. Αν η θεωρία τους επιβεβαιωθεί με στοιχεία από το δορυφόρο Planck, θα ξεκαθαρίσει αρκετές ερωτήσεις σχετικά με το Σύμπαν, το παρελθόν και το μέλλον.

 Το Σύμπαν δεν θα ήταν το ίδιο χωρίς το μποζόνιο Higgs. Αυτό το θρυλικό σωματίδιο παίζει ρόλο στην κοσμολογία και αποκαλύπτει την πιθανή ύπαρξη ενός άλλου στενά συνδεδεμένου σωματιδίου.

Ένα διαστελλόμενο Σύμπαν

Το Σύμπαν, το οποίο σήμερα εκτείνεται σε δισεκατομμύρια έτη φωτός, ήταν απίστευτα μικροσκοπικό κατά τη γέννησή του. Για να εξηγήσουν αυτή την, κατά κάποιο τρόπο, μετατροπή της κλίμακας (από το πιο απειροελάχιστο στο πιο τεράστιο μέγεθος), αλλά και του γεγονότος ότι η ύλη φαινομενικά κατανέμεται με έναν ομοιογενή τρόπο σε όλο το Σύμπαν, οι φυσικοί έπρεπε να καταφύγουν σε ένα θεωρητικό τέχνασμα:. Να προσθέσουν μια πληθωριστική φάση μετά το Big Bang, μια τρομακτικά γρήγορη διαστολή στην οποία το Σύμπαν αυξήθηκε κατά έναν παράγοντα 10²⁶ σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα (10^-32 sec).

Στις πρώτες στιγμές του, το Σύμπαν ήταν αφάνταστα πυκνό. Υπό αυτές τις συνθήκες, γιατί η βαρύτητα δεν είχε επιβραδύνει την αρχική διαστολή του; Και στο σημείο αυτό μπαίνει στο παιχνίδι το μποζόνιο Higgs – αυτό το σωματίδιο μπορεί να εξηγήσει την ταχύτητα και το μέγεθος της διαστολής, λέει ο Mikhail Shaposhnikov και η ομάδα του από το Εργαστήριο EPFL των Στοιχειωδών Σωματιδίων και την Κοσμολογία στο Χάρβαρντ. Σε αυτό το σύμπαν-βρέφος, το μποζόνιο, σε μια συμπυκνωμένη φάση, θα είχε συμπεριφερθεί με έναν πολύ ιδιαίτερο τρόπο – και έτσι μπόρεσε να αλλάξει τους νόμους της φυσικής, οπότε η δύναμη της βαρύτητας θα είχε μειωθεί. Με τον τρόπο αυτό, οι φυσικοί μπορούν να εξηγήσουν πώς το Σύμπαν επεκτάθηκε με ένα τέτοιο απίστευτο ρυθμό.

Τι θα αποκαλυφθεί για το Σύμπαν;

Η θεωρία αυτή μπορεί να ξεκαθαρίσει τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος, αλλά τι γίνεται με το Σύμπαν όπως είναι σήμερα; «Έχουμε διαπιστώσει ότι όταν το συμπύκνωμα Higgs εξαφανίστηκε για να ανοίξει ο δρόμος για τα σωματίδια που υπάρχουν σήμερα, οι εξισώσεις επέτρεψαν την ύπαρξη ενός νέου, χωρίς μάζα σωματιδίου, του dilaton», εξηγεί ο φυσικός Daniel Zenhäusern του EPFL .

Για να καταλήξουν σε αυτό το συμπέρασμα, οι φυσικοί εφάρμοσαν μια μαθηματική αρχή γνωστή ως κλίμακα αναλλοίωτου – ξεκινώντας από το μποζόνιο Higgs, οπότε ήταν σε θέση να διαπιστώσουν την ύπαρξη του dilaton, ενός στενού εξάδελφου του Higgs, όπως και οι ιδιότητές του. Και αποδεικνύεται ότι αυτό το νέο, και μέχρι τώρα καθαρά θεωρητικό, σωματίδιο συμβαίνει να έχει τα ακριβή χαρακτηριστικά για να εξηγήσει την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας.

Αυτή η ενέργεια εξηγεί γιατί η διαστολή του σημερινού σύμπαντος για άλλη μια φορά επιταχύνεται, αλλά η προέλευσή της δεν είναι καθόλου κατανοητή. Αυτή η θεωρητική πρόοδος – ένα εντελώς απροσδόκητο αποτέλεσμα – μας καθησυχάζει για το ότι οι επιστήμονες μπορεί να είναι στο σωστό δρόμο.

Οι αστροφυσικοί θα εκτιμήσουν την κατάσταση του σύμπαντος σήμερα, χρησιμοποιώντας δεδομένα από το δορυφόρο Planck. Ο δορυφόρος αυτός παρατηρεί την μικροκυματική ακτινοβολία, την ηχώ από το Big Bang, η οποία μας αποκαλύπτει τις ιδιότητες του σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα. Το 2013, οι μετρήσεις του θα μας δώσουν αποτελέσματα που θα είναι αρκετά ακριβή, ώστε να συγκριθούν με τις θεωρητικές προβλέψεις των επιστημόνων του EPFL- και βεβαίως θα είναι σε θέση να δούμε αν η θεωρία Higgs ισχύει. Το μποζόνιο δεν είναι μόνο καλά κρυμμένο στα έγκατα του επιταχυντή του CERN, αλλά και στον ουρανό.

Πηγή: PhysOrg