Evrenin kararlılığı, Higgs bozonuna bağlıdır, bu da enerji durumunu değiştirebilir ve buna bağlı olarak fizik yasalarını değiştirebilir gibi görünebilir
Evrenimiz çok kararlı gibi görünebilir, tam 13,7 milyar yıldır var oluyor, ancak birkaç deney, tehlikeli bir uçurumun kenarında yürüdüğünü gösteriyor. Ve tüm neden, tek bir temel parçacığın kararsızlığına bağlı: Higgs bozonu.
Benim ve meslektaşlarımın yayınlanması için kabul edilen yeni bir araştırmada Physical Letters B’de gösterildiği gibi, erken evrenin bazı modelleri, ışık orijinal siyah delikler adı verilen nesneleri içeren modeller, Higgs bozonunu kozmosu sona erdirmeye ittiği için yanlış olması muhtemeldir. şu anda.
Higgs bozonu, tanıdığımız tüm parçacıkların kütle ve etkileşimlerinden sorumludur. Çünkü parçacık kütlesi, temel parçacıkların Higgs alanıyla etkileşime girerek sonuçlarını oluşturur. Higgs bozonunun var olduğu için alanın var olduğunu biliyoruz.
Bu alanı suda ıslanabileceğimiz tamamen durgun bir su banyosu gibi düşünebilirsiniz. Bu, tüm evren boyunca aynı özelliklere sahiptir. Bu, tüm kozmos boyunca aynı kütleleri ve etkileşimleri gözlemlediğimizi gösterir. Bu birliktelik, astronomların genellikle geçmişe doğru bakmasına izin veren aynı fizikleri gözlemlememizi sağlamıştır.
Ancak Higgs alanının olası en düşük enerji durumunda olması olası değil. Bu, teorik olarak belirli bir konumda konum değiştirebileceği anlamına gelir. Ancak bu durumda, fizik yasalarını büyük ölçüde değiştirir.
Bu tür bir değişiklik, fizikçilerin faz geçiş adını verdiği şeyi temsil eder. Bu, su buharına dönüştüğünde, süreçte kabarcıklar oluşur. Higgs alanında faz geçişi de benzer şekilde, farklı fiziklerin bulunduğu düşük enerjili uzay kabarcıkları oluşturur.
Bu tür bir kabarcıkta, elektronun kütlesi aniden değişir ve diğer parçacıklarla etkileşimi değişir. Atom çekirdeğini oluşturan ve kuarklardan oluşan protonlar ve nötronlar da aniden yerinden çıkar. Özünde, böyle bir değişimi yaşayan kişinin muhtemelen bunu rapor edemez olacağı düşünülebilir.
Sürekli risk
Cern’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan (LHC) son zamanlarda yapılan parça kütlesine ilişkin ölçümler, böyle bir olayın mümkün olabileceğini gösteriyor. Ancak panik yapmayın; bunun sadece emekli olduktan binlerce milyar yıl sonra gerçekleşebileceği söylenebilir.
Bu nedenle, parça fizik bölümlerinde genellikle evrenin istikrarsız değil, “meta-kararlı” olduğu söylenir, çünkü dünyanın sona ermesi yakın zamanda gerçekleşmeyecek.
Bir kabarcık oluşturmak için Higgs alanının iyi bir sebepe ihtiyacı vardır. Kuantum mekaniği nedeniyle, atom ve parçacıkların mikrokozmosunu yöneten teori, Higgs’in enerjisi daima dalgalanıyor. Ve istatistiksel olarak (olanaksız olsa da, bu yüzden çok zaman alıyor) Higgs’in zaman zaman bir kabarcık oluşturduğu mümkündür.
Ancak, güçlü kütleçekim alanları veya sıcak plazma (Şarjlı parçacıklardan oluşan bir madde türü) gibi dış enerji kaynaklarının varlığında, alan bu enerjiyi ödünç alarak daha kolay bir şekilde kabarcıklar oluşturabilir.
Bu nedenle, Higgs alanının bugün birçok kabarcık oluşturmasını beklemememize rağmen, kozmoloji bağlamında büyük bir soru, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra oluşan aşırı çevrelerin bu kabarcıkları tetikleyip tetikleyemeyeceğidir.
Ancak evren çok sıcakken, enerji Higgs kabarcıklarını oluşturmaya yardım etmek için mevcut olsa da, termal etkiler Higgs’i modifiye ederek kuantum özelliklerini değiştirerek Higgs’i stabilize etmiştir. Bu nedenle, bu ısı evrenin sonunu tetikleyemez, muhtemelen hala burada olmamızın nedenidir.
Orijinal siyah delikler
Yeni araştırmamızda gösterdik ki sürekli olarak kabarcıklara neden olan bir kaynak olduğunu gösterdik (Büyük Patlama’dan sonraki ilk günlerde görülen stabilizasyon termal etkileri olmadan).
Bu, orijinal siyah deliklerdir, uzayzamanın aşırı yoğun bölgelerinin çökmesi sonucu erken evrende ortaya çıkan bir tür siyah delik. Yıldızlar çöktüğünde oluşan normal siyah deliklerin aksine, orijinal olanlar çok küçük olabilir – bir gram ağırlığında olabilirler.
Evrenin oluşumu orijinal siyah deliklerle (altta) ve onlarsız (üstte). Fotoğraf: Esa, CC BY-NC-SA
Bu tür hafif siyah delikler, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra evrimini tanımlayan birçok teorik modelin tahminidir. Bu, bazı şişme modellerini de içerir, evrenin Büyük Patlama’dan sonra büyük bir şekilde genişlediğini öne sürer.
Ancak bu varlığı kanıtlamak büyük bir sakıncaya sahiptir: 1970’lerde Stephen Hawking, kuantum mekaniği nedeniyle, siyah deliklerin yavaşça buharlaşarak olay ufku yoluyla radyasyon yayarak irdeliğini gösterdi (ışığın bile kaçamayacağı bir nokta).
Hawking, siyah deliklerin evren içinde ısı kaynakları gibi davrandıklarını, sıcaklığının kütlesine ters orantılı olduğunu gösterdi. Bu, hafif siyah deliklerin, ağır olanlardan çok daha sıcak ve daha hızlı buharlaştığı anlamına gelir.
Özellikle, birkaç bin milyar gramdan daha hafif orijinal siyah deliklerin erken evrende oluştuğu gibi (Ay kütlesinin 10 milyar kat daha küçüğü), birçok modelin önerdiği gibi, şimdiye kadar buharlaşmış olacaklardı.
News
