2014.11.21. - Miért nem omlott össze az univerzum az ősrobbanás után?

Egy új eredmény megmagyarázhatja, hogy miért nem omlott össze az univerzumunk közvetlenül az ősrobbanás után, holott a Higgs-bozonnal kapcsolatos kutatások erre a forgatókönyvre utaltak.

A részecskefizika standard modellje szerint - némileg leegyszerűsítve - a CERN-ben 2012-ben felfedezett, elméletileg azonban már majdnem fél évszázaddal korábban megjósolt Higgs-bozon felelős azért, hogy a többi részecskének tömege van. Az ezzel kapcsolatos kutatások azonban azt sejtették, hogy a Higgs-bozonoknak az ősrobbanás utáni nagyon gyors expanzió (felfúvódás) alatti keletkezésének az éppen megszületett világegyetem instabilitásához, ezen keresztül pedig az összeomlásához kellett volna vezetni. Ez persze nyilvánvalóan nem történt meg, így az ezzel foglalkozó kutatók egy része arra a következtetésre jutott, hogy az univerzum létrejöttének körülményeit olyan fizikai törvények írhatják le, amelyek egyelőre tudásunk határain kívül esnek. Az Imperial College London, a University of Coppenhagen és a University of Helsinki kutatói azonban úgy gondolják, létezik egy egyszerűbb magyarázat is.

Közvetlenül az ősrobbanás után, a gyors felfúvódás szakaszában volt esélye annak, hogy az univerzum össze is omlik, ezt azonban megakadályozta a Higgs-bozonok és a gravitáció közti kölcsönhatás.
[Stock.xchng]

Arttu Rajantie (Imperial College London) és munkatársai új tanulmányukban azt írták le, a téridő görbülete - gyakorlatilag a gravitáció - miként biztosította, hogy az éppen csak megszületett világegyetem túlélje a kezdeti exponenciális tágulás okozta instabilitást. A kutatók a Higgs-bozonok és a gravitáció kölcsönhatását vizsgálták, figyelembe véve annak energiafüggését is. Kimutatták, hogy már csekély mértékű interakció is elegendő a kollapszus megakadályozásához. Rajantie magyarázata szerint kutatásuk a standard modell utolsó ismeretlen, a Higgs-részecske és a gravitáció kölcsönhatását jellemző paraméterre fókuszált, amely nem határozható meg részecskegyorsítókban végzett kísérletekkel, de nagy hatással van a felfúvódás közbeni Higgs-instabilitásra, és viszonylag kicsi értéke is túllendíti a fiatal univerzumot az instabilitási szakaszon. Nincs tehát szükség semmilyen új fizikára.

A csoport a továbbiakban kozmológiai észlelések felhasználásával tervezi a kölcsönhatás részletesebb vizsgálatát és annak kiderítését, hogy az milyen befolyást gyakorolhatott a korai világegyetem fejlődésére. Rajantie és kollégái főleg az ESA már működő vagy még éppen tervezés alatt álló, a mikrohullámú háttérsugárzást és a gravitációs hullámokat tanulmányozó misszióinak adataira kívánnak majd támaszkodni.

Az eredményeket részletező szakcikk a Physical Review Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.11.18.