Τρίτη, 19 Αυγούστου 2014

Οι Επιστήμονες Ανακάλυψαν Ότι Το Μποζόνιο Του Higgs Μπορεί Να Εξηγήσει Την Διαστολή Και Τις Πρώτες Στιγμές Του Σύμπαντος

Η επιρροή του μποζονίου Higgs και το πεδίο του στον κοσμολογικό πληθωρισμό
 θα μπορούσε να εκδηλωθεί με την παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων
από το τηλεσκόπιο BICEP2 (φόντο).
Photo Credit: BICEP2

Πρόσφατα, δύο επιστήμονες πρότειναν ότι το μποζόνιο του Higgs, η ύπαρξη του οποίου επιβεβαιώθηκε πρόσφατα και η οποία έχει αποδειχθεί ότι είναι η προέλευση της μάζας του σύμπαντος, μπορεί επίσης να είναι υπεύθυνο για τον πληθωρισμό και, τελικά, το σχήμα του Σύμπαντος. Στο έγγραφό τους, ο Fedor Bezrukov από το RIKEN-BNL Research Center, και ο Mikhail Shaposhnikov από το Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στη Λωζάνη, υποστηρίζουν ότι, "Υπάρχει μια ενδιαφέρουσα σύνδεση μεταξύ του κόσμου που ανακαλύπτεται στους επιταχυντές σωματιδίων σήμερα και των πρώτων στιγμών της ύπαρξης του Σύμπαντος".

Όπως οι περισσότεροι από εμάς ήδη γνωρίζουν, το Σύμπαν (ο χρόνος, ο χώρος, και οτιδήποτε βλέπουμε και βιώνουμε), όλα ξεκίνησαν με μια μεγάλη έκρηξη γνωστή ως η Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang). Με αυτή την έκρηξη, ύλη ξεπήδησε σε ύπαρξη. Πράγματι, κατά τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης, το ίδιο το διάστημα ήρθε σε δημιουργία. Υπήρξε μια στιγμιαία περίοδος πληθωρισμού, όταν το σύμπαν επεκτάθηκε γρήγορα. Αυτή η διαστολή τελικά επιβραδύνθηκε, αλλά φυσικά, δεν σταμάτησε εντελώς. Το διάστημα διαστέλλεται για δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων χρόνια-από εκείνες τις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης.

Αξίζει να σημειωθεί ότι, αυτή η διαστολή είναι ισορροπημένη. Με άλλα λόγια, το σχήμα του σύμπαντος είναι επίπεδο και δεν κάμπτεται, το οποίο μπορεί να είναι μόνο η περίπτωση κατά την οποία υπάρχει μια πολύ συγκεκριμένη κατανομή πυκνότητας της ύλης.
Τελικά, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, είναι το μποζόνιο Higgs που δίνει στο σύμπαν τη μάζα του. Συγκεκριμένα, είναι η ένωση μεταξύ του Higgs και άλλων θεμελιωδών σωματιδίων. Ωστόσο, κατά τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος, υπήρξε ένας δεσμός μεταξύ του πεδίου Higgs και της βαρύτητας που επιτάχυνε την διαστολή του Σύμπαντος. 

Συγκεκριμένα, τα πειράματα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN (Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών) έχουν δείξει ότι η μάζα του μποζονίου Higgs είναι πολύ κοντά σε μια κρίσιμη τιμή που χωρίζει δύο πιθανούς τύπους του σύμπαντος-τον σταθερό (ο οποίος είναι αυτός που γνωρίζουμε) ή μία δυνητικά ασταθή εναλλακτική. 

Ο Bezrukov και ο Shaposhnikov ανέλυσαν τι θα συμβεί αν η μάζα του Higgs ήταν κοντά σε αυτό το κρίσιμο όριο. Συγκεκριμένα, κοιτούσαν τι επιπτώσεις θα υπάρξουν στον κοσμολογικό πληθωρισμό. Ανακάλυψαν ότι καθώς η μάζα του Higgs πλησιάζει την κρίσιμη τιμή, βαρυτικά κύματα από την Μεγάλη Έκρηξη γίνονται έντονα ενισχυμένα. Η Μεγάλη Έκρηξη πιστεύεται ότι έχει δημιουργήσει πολλά βαρυτικά κύματα, τα οποία δρουν σαν διακυμάνσεις στο χώρο και το χρόνο. Ισχυρίζονται ότι αυτά τα κύματα ενισχύονται για μια σχεδόν κρίσιμη μάζα του Higgs. 

Οι συγγραφείς ισχυρίζονται ότι, "Πειραματικά, η επιρροή του μποζονίου Higgs θα μπορούσε να έχει σημαντικές συνέπειες για την παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων, το οποίο είχε ξεφύγει από τους φυσικούς μέχρι πρόσφατα, όταν ανάλυση των δεδομένων που αποκτήθηκαν από το τηλεσκόπιο BICEP2 κοντά στο Νότιο Πόλο πρότεινε τα πρώτα σημάδια των βαρυτικών κυμάτων στην κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου που γεμίζει το Σύμπαν "(η παραπάνω εικόνα).

Το αποτέλεσμα του BICEP2 έχει δημιουργήσει μια συνεχιζόμενη συζήτηση ως προς το κατά πόσον το εξαιρετικά ασθενές σήμα βαρυτικών κυμάτων θα μπορούσε πραγματικά να ανιχνευθεί με αυτόν τον τρόπο. Οι επιδράσεις μιας σχεδόν κρίσιμης μάζας του Higgs θα μπορούσαν να λήξουν μία τέτοια συζήτηση. "Η μάζα του Higgs στο κρίσιμο όριο θα μπορούσε να εξηγήσει το αποτέλεσμα του BICEP2," εξηγεί ο Bezrukov.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Physics Letters B.

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Ειρήνη Μαντζουράνη

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου