Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció
A gravitáció óvhatta meg a Világegyetemet az összeomlástól?
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
Európai fizikusok egy most megjelent tanulmánya szerint a gravitáció állhat annak hátterében, hogy miért nem omlott össze a Világegyetem röviddel a Nagy Bummot követően.
A kérdés azért merült fel, mert a 2012-ben a CERN-ben felfedezett, a részecskefizika standard modelljében valamennyi részecskének tömeget adó Higgs bozonhoz kapcsolódó kozmológiai modellszámítások arra az eredményre vezettek, hogy a Világegyetem nagyon rövid ideig tartó úgynevezett felfúvódási (inflációs) szakaszában a Higgs-részecskék termelődése instabilitásokra, majd teljes összeomláshoz vezet.
Mint tudjuk, ez ténylegesen nem történt meg, ez viszont azt sugallja, hogy a részecskékre, illetve a Világegyetem fejlődésére vonatkozó standard modellek nem teljesek. Brit (Imperial College London), dán (Koppenhágai Egyetem) és finn (Helsinki Egyetem) fizikusok egy csoportja azonban úgy véli, ennél egyszerűbb magyarázat is lehetséges.
A Physícal Review Letters-hen megjelent cikkükben a kutatók leírják, hogy a kezdeti rendkívül sebesen táguló szakaszban hogyan biztosíthatja a stabilitást a téridő görbülete (amely a gravitációval közvetlen kapcsolatba hozható). Számításaikban a Higgs-részecskék és a gravitáció közti kölcsönhatást a részecskék energiájának változásaival hozták kapcsolatba, s úgy találták, hogy már egy nagyon gyenge kölcsönhatás is elegendő a stabilitás biztosítására.
„A. részecskefizika standard modellje még tartalmaz egy ismeretlen paramétert, amely a Higgs-bozonok és a gravitáció közti kölcsönhatás jellemzője — magyarázta Arttu Rajantic, a Londoni ímperial College fizikusprofesszora, a cikk egyik szerzője. — Ez a paraméter sajnos nem határozható meg a földi részecskegyorsítókban végzett kísérletekben, ugyanakkor jelentős mértékben befolyásolja a Higgs-bozon miatt a felfúvódásí szakaszban fellépő instabilitást. E paraméternek már egy nagyon kicsiny (nullától különböző) értéke is elegendő az összeomlás elkerüléséhez."
A csoport a továbbiakban azt tervezi, hogy csillagászati megfigyelések és kozmológiai modellek segítségével próbálnak közelebb jutni a Higgs-tér és a gravitáció közti kölcsönhatás mértékének meghatározásához. „Amennyiben sikerül a standard modell utolsó, még hiányzó paraméterét meghatároznunk, újabb nagy lépéssel kerülünk közelebb a Világegyetem alapvető kérdéseinek megválaszolásához"— mondta Rajantie.
--------------------------------------------
A Higgs-bozon a világegyetem ősrobbanás utáni tágulását is magyarázhatja
Fotó:
RIKEN–BNL Research Center
Az "isteni" részecske, a Higgs-bozon, nem csupán a többi részecskék tömegéért felelős, hanem szerepe lehetett a világegyetemnek az ősrobbanás után bekövetkezett hirtelen tágulásában is. Fedor Bezrukov, az amerikai Brookhaveni Nemzeti Laboratórium Riken Kutatóközpontjának munkatársa és Mikhail Shaposhnikov, a Svájci Szövetségi Műszaki Egyetem kutatója elemzéseik eredményeit a Physics Letters B folyóiratban tették közzé.
Az általánosan elfogadott elmélet szerint a világegyetem 13,7 milliárd éve egy rendkívül sűrű, forró állapotból ősrobbanásban keletkezett, és születése pillanatától folyamatosan tágul. A Higgs-bozonnal való kölcsönhatás révén nyert tömeget a többi részecske.
A világegyetem életének első pillanataiban a mindent kitöltő Higgs-mező és a gravitáció közötti kölcsönhatás okozhatta az univerzum "felfúvódását", hirtelen tágulását, s ebben a folyamatban fontos szerepet játszhatott a Higgs-bozon tömege - olvasható a Riken Kutatóközpont honlapján.
Az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) nagy hadronütköztetőjében végzett kísérletek tanúsága szerint az "isteni" részecske tömege megközelítette azt a kritikus értéket, amely az univerzum két lehetséges típusát, a stabil és a potenciálisan instabil világegyetemet elválasztja egymástól.
Fedor Bezrukov és Mikhai Shaposhnikov a legújabb adatok fényében azt elemezte, hogy Higgs-bozon tömege milyen hatást gyakorolhatott a kozmológiai inflációnak nevezett hirtelen tágulásra.
Számításaik szerint, mivel az "isteni" részecske tömege közelített a kritikus értékhez, jelentősen felerősíthette az ősrobbanás eredményeként a téridő görbületének hullámszerűen terjedő változásait, a gravitációs hullámokat. "Fantasztikus, hogy milyen ismereteket szerezhetünk a legkorszerűbb részecskegyorsítóban végzett kísérleteknek köszönhetően a világegyetem létezésének első pillanatairól" - hangsúlyozta Fedor Bezrukov.
Hozzátette: a Higgs-bozon felfedezése jelentősen befolyásolhatja az ősrobbanásban született gravitációs hullámok észlelését is, amelyeket Albert Einstein jósolt meg csaknem egy évszázada, 1916-ban, azonban létezésük közvetlen bizonyítékait mind a mai napig nem sikerült megtalálni.
A Higgs-bozon kritikushoz közeli tömege azonban megmagyarázhatja a Déli-sarkon működő BICEP2 rádióteleszkóp kétkedéssel fogadott eredményeit: az ősrobbanás "lenyomatában", a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásban talált olyan polarizációs mintázatot, amelyet mintha egy gravitációs hullámháttér hozta volna létre.
A CERN 2012. július 4-én jelentette be, hogy találtak egy részecskét, amelynek tömege megfelel a Higgs-bozon kritériumainak. A Higgs-bozon létét megjósló Peter Higgs brit, valamint Francois Englert belga tudós 2013-ban megosztott fizikai Nobel-díjban részesült.
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
------------
(ScíenccDaily)
Élet és Tudomány - 2014/49 - 1562.o.
http://www.ma.hu/tudomany/222596/A_Higgsbozon_a_vilagegyetem_osrobbanas_utani_tagulasat_is_magyarazhatja 2014.08.18 23:30