Grawitacja mogła uratować Wszechświat po Wielkim Wybuchu

Oś czasu Wszechświata. Źródło: NASA/WMAP Science Team

Nowe badania przeprowadzone przez europejskich fizyków mogą wyjaśnić, dlaczego Wszechświat nie zapadł się tuż po Wielkim Wybuchu. Przetrwać ten „trudny okres” ekspansji pomogła mu grawitacja.

Wnikliwe badania Cząstki Higgsa, odkrytej w 2012 roku w CERN i odpowiedzialnej za nadawanie masy wszystkim innym cząstkom elementarnym, sugerują, że to właśnie produkcja Cząstek Higgsa podczas przyspieszającej ekspansji wczesnego Wszechświata (tzw. epoki inflacji) powinny były doprowadzić do jego destabilizacji i kolapsu. Naukowcy próbują więc już od kilku lat dowiedzieć się, dlaczego tak się jednak nie stało. Próbowano to tłumaczyć jakimiś nieznanymi dotychczas prawami fizyki.

Jednak teraz fizycy z Imperial College w Londynie i z Uniwersytetów w Kopenhadze i Helsinkach wierzą, że istnieje dużo prostsze wyjaśnienie. W swej nowej publikacji zespół opisał, w jaki sposób krzywizna czasoprzestrzeni – a w efekcie grawitacja – zapewniała młodemu Kosmosowi stabilność niezbędną do przetrwania jego gwałtownej ekspansję we wczesnym okresie inflacji. Naukowcy wykazali, że nawet bardzo niewielka tego rodzaju interakcja byłaby na tyle silna, aby w rezultacie ustabilizować młody Wszechświat.

Standardowy model fizyki cząstek, używany przez naukowców do wyjaśnienia istnienia różnych cząstek elementarnych i ich oddziaływań, jak dotąd nie dawał nam żadnych odpowiedzi na pytanie, dlaczego Wszechświat nie zapadł się zaraz po Wielkim Wybuchu. Nowe badania dotyczą ostatniego nieznanego jeszcze naukowcom parametru modelu standardowego, czyli oddziaływaniach pomiędzy bozonem Higgsa i grawitacją. Parametr ten nie może być mierzone w doświadczeniach przeprowadzanych w akceleratorach cząstek, jednak wywierał silny wpływ na tzw. niestabilność Higgsa w epoce inflacji kosmologicznej. Nawet jego stosunkowo mała wartość wystarcza do wyjaśnienia przetrwania Wszechświata w tej epoce – i to bez odwoływania się do nowych, nieznanych praw fizyki.

Zespół planuje kontynuować badania i zweryfikować swe hipotezy przy pomocy obserwacji kosmologicznych. W szczególności wykorzysta w tym celu dane zebrane w obecnych i przyszłych misjach Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA, takich jak precyzyjne pomiary kosmicznego, mikrofalowego promieniowania tła i natężenia fal grawitacyjnych. Jeśli się to uda, współczesna nauka dostanie przybliżoną wartość ostatniej nieznanej wartości w standardowym modelu fizyki cząstek.


Cały artykuł: Herranen, M., Markkanen, T., Nurmi, S., Rajantie, A., Spacetime Curvature and the Higgs Stability During Inflation


Liczba odsłon: 1634