Τρίτη, 5 Ιανουαρίου 2016

Οι φυσικοί εξακολουθούν να ερευνούν γιατί το σύμπαν δεν κατέρρευσε

 Σύμφωνα με τα καλύτερα σημερινά μοντέλα της φυσικής, το σύμπαν θα είχε καταρρεύσει αμέσως μετά τον πληθωρισμό, την περίοδο που διήρκεσε για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου αμέσως μετά το Big Bang.

south-pillar
Είναι η περιοχή «Νότιος Πυλώνας», εκεί όπου γίνεται η γέννηση των άστρων το λεγόμενο Νεφέλωμα Καρίνα (Carina). Όπως δε ανοίγουμε ένα καρπούζι και βρίσκουμε τους σπόρους του, έτσι και το υπέρυθρο τηλεσκόπιο «ξεσκεπάζει» αυτό το σκοτεινό νέφος για να αποκαλύψει τα άστρα -έμβρυα μέσα σε πυλώνες από πυκνή σκόνη.

Το πρόβλημα έγκειται εν μέρει στα μποζόνια Higgs, τα οποία παρήχθησαν κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού. Εξηγούν δε γιατί τα άλλα σωματίδια έχουν τις μάζες που βλέπουμε. Προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι, στο πρώιμο σύμπαν, το πεδίο Higgs μπορεί να είχε αρκετά μεγάλες διακυμάνσεις ώστε να ξεπεραστεί ένα ενεργειακό φράγμα, το οποίο να ανάγκασε το σύμπαν να μεταβεί από την κανονική κατάσταση του κενού σε μια κατάσταση με αρνητική ενέργεια του κενού, κάτι που θα είχε ως αποτέλεσμα το σύμπαν να καταρρεύσει γρήγορα στον εαυτό του.

Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters, ο Matti Herranen στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης με τους συνεργάτες του μπορεί να έχουν έρθει ένα βήμα πιο κοντά στην επίλυση αυτού του προβλήματος, μέσω του περιορισμού της ισχύος της σύζευξης μεταξύ πεδίου Higgs και της βαρύτητας, η οποία είναι η τελευταία άγνωστη παράμετρος του καθιερωμένου μοντέλου.

Όπως οι φυσικοί εξηγούν, όσο ισχυρότερα είναι συνδεδεμένο το πεδίο Higgs με τη βαρύτητα, τόσο μεγαλύτερες είναι οι διακυμάνσεις που μπορεί τελικά να προκαλέσουν μια μοιραία μετάβαση στην αρνητική ενεργειακή κατάσταση του κενού.

Στη νέα δημοσίευση, οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι μια κατάρρευση μετά τον πληθωρισμό θα είχε συμβεί μόνο αν η ισχύς της σύζευξης ήταν πάνω από την τιμή του 1.

Συνδυάζοντας αυτό το αποτέλεσμα με το χαμηλότερο όριο του 0.1, το οποίο οι ίδιοι οι φυσικοί βρήκαν πέρυσι αναλύοντας τις απαιτήσεις για σταθερότητα κατά τη διάρκεια (και όχι μετά) τον πληθωρισμό και το εύρος από 0,1 έως 1, περιόρισαν την σύζευξη στην εκτιμώμενη τιμή 1 / 6. Αυτή η τιμή του 1/6 χρησιμοποιείται παραδοσιακά ως κατ’ εκτίμηση επειδή αντιστοιχεί στην μηδενική σύζευξη ανάμεσα στο Higgs και τη βαρύτητα, αν και είναι πιθανά εσφαλμένη.

Η μείωση της ισχύος της σύζευξης ανάμεσα στο Higgs και τη βαρύτητας, θα καθοδηγήσει τους φυσικούς κατά την ανάλυση των πειραματικών δεδομένων, με σκοπό να υπολογίσουν οι φυσικοί την τιμή  της σύζευξη με μεγαλύτερη ακρίβεια. Δεδομένα που σχετίζονται με την  κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία  υπόβαθρου και τα κύματα της βαρύτητας, για παράδειγμα, αναμένεται να βοηθήσουν στον περαιτέρω περιορισμό της τιμής της σύζευξης. Όταν δε συνδυάζεται και με άλλες παραμέτρους, η ισχύς της σύζευξης Χιγκς-βαρύτητας θα πρέπει να παράγει μια εικόνα ενός σύμπαντος που δεν πήγε σε μια κατάσταση κατάρρευσης.

Στο σύνολό τους, τα αποτελέσματα αυτά θα πρέπει να βοηθήσουν τους επιστήμονες να τροποποιήσουν τα μοντέλα του πληθωρισμού, προκειμένου να περιγράψουν ένα σύμπαν που να μοιάζει περισσότερο με αυτό που ζούμε.


Πηγή