Instabil univerzumunk: Miért lehet a hamis vákuum a végünk

Már a Higgs-bozon majdnem pontosan hét évvel ezelőtti felfedezése előtt az isteni részecske becenevet kapta. Ennek oka, hogy a részecskefizika Standard Modelljének legújabb kiegészítése a Higgs-mező létezését is jelezte számunkra – egy olyan anyagét, amely láthatatlan, mégis áthatja az egész teret. Már most is benne lakunk, körülvesz bennünket a nem nulla energiája, amely a részecskéknek a tömegét adja. A fotonok, elektronok, kvarkok és a világunkat alkotó összes többi elemi részecske a Higgs-mezővel való kölcsönhatásukból nyerik tömegüket. Minél nagyobb az ellenállás, amellyel a részecske a mezőn való áthaladása során szembesül, annál nagyobb lesz a részecske mért tömege. Egy neutrínó például könnyebben mozog a Higgs-mezőn keresztül, mint egy tau lepton, ezért a tömege kisebb lesz, mint a taué. A részecskék tömege hatalmas tényező a fizikai törvényeink meghatározásában. Ez diktálja, hogy minden hogyan lép kölcsönhatásba, és milyen kémia játszódhat le a tér hideg, homályos kiterjedésében.

Úgy tűnik tehát, hogy hálásnak kell lennünk a Higgs-bozonnak, amiért olyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint amilyenekkel rendelkezik. Tömege lehetővé teszi az életet – a miénket, a csillagokét és a tejszerű, kavargó galaxisokét. A bozon tömegének bármilyen változása azt jelentené, hogy az atomok összezsugorodnának, vagy az atommagok feloldódnának, és a hidrogén maradna az egyetlen elem, amely áthatja a teret. De ugyanez a szám az, ami veszélyes helyzetbe hoz minket. Nemcsak az egész fizika egyik legnagyobb katasztrófájára ad okot, hanem azt is elárulja, hogy amit mi állandó és tartós univerzumnak gondolunk, bármelyik pillanatban eltűnhet. A másodperc töredéke alatt eltűnhet. És, nos, mi is tehetetlenek lennénk, hogy megállítsuk.”

A Higgs-bozon tömege. A katasztrófa a vákuum megjósolt energiája és a tényleges mérések közötti hatalmas különbségből adódik. Ha a vákuumnak köszönhető, akkor a sötét energia súlya 10-⁸ erg/cm³, de elméletileg 10¹¹² erg/cm³-nek kellene lennie. Ez azt jelenti, hogy a vákuum energiájának 10¹²⁰-szer nagyobbnak kellene lennie, mint amekkora.”

A világegyetemben minden stabil akar lenni. Ehhez a magasabb energiaállapotokból az úgynevezett “alapállapotokba” kell kerülnie, amelyekben a lehető legkevesebb energiával rendelkezik. Minden olyan objektum, amelynek sok energiája van, le akarja adni ezt az energiát, hogy stabil legyen. A korábban említett elemi részecskék akkor jönnek létre, amikor a kvantummezőkben gerjesztések (vagy hullámok) keletkeznek. A kvantummezőkről azt mondjuk, hogy vákuumállapotban vannak, amikor a lehető legalacsonyabb energiájúak. Ha a térben lévő összes kvantummező vákuumállapotban van, és ezért nem veszíthet több energiát, akkor a világegyetem stabil. Az alapvető részecskék megtartják ugyanazokat a tulajdonságaikat, és a fizika törvényei érvényesek. És bár a kvantummezők energiájának és vákuumállapotainak mérése meglehetősen bonyolult folyamat, a tudósok úgy vélik, hogy a legtöbb mező stabil vákuumállapotban van.

Egy kivételével mindegyik.

A Higgs-mezőkről úgy gondolják, hogy metastabil állapotban vannak, ami azt jelenti, hogy bár jelenleg nem megy keresztül semmilyen változáson, de az előrejelzések szerint nem is a legalacsonyabb energiaszintjén van. Ez egy hamis vákuum, rengeteg potenciális energiával. Az a fenyegetés, amelyen minden, amit ismerünk, nyugszik.

A CERN tudósai felfedezték a mező egy második lehetséges állapotát, amelyet ultrasűrű Higgs-mezőnek neveztek el. És ez biztosan sűrű lenne – több milliárdszor sűrűbb, mint a mai. Ha a térnek akár csak egyetlen pontja is összeomlana ebbe az alacsonyabb energiaszintbe, az a vákuum bomlásának elterjedését indítaná el mindenfelé, és a valódi stabil vákuum büntető gömbjét küldené az egész világegyetemre. Még a végünk közeledtét sem láthatnánk, mivel az a fény sebességével mozogna. A tér felszabadítaná potenciális energiáját, a gömbön belül mindent a fizika új és felismerhetetlen törvényei közé taszítva. Egy olyan különös világ jönne létre, amit még csak el sem tudunk képzelni. Valószínűleg nem fogadná be az életet.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.