Ons onstabiele heelal: Why the False Vacuum Could Be Our End

Zelfs voordat het Higgs boson bijna precies zeven jaar geleden werd ontdekt, had het al de bijnaam van het God-deeltje gekregen. Dit komt omdat de laatste toevoeging aan ons Standaard Model van deeltjesfysica ons ook het bestaan van het Higgs veld aangaf – een substantie die onzichtbaar is en toch alomtegenwoordig is in de hele ruimte. We leven er zelfs nu in, omringd door zijn niet-nul energie die deeltjes hun massa geeft. Fotonen, elektronen, quarks en alle andere elementaire deeltjes waaruit onze wereld is opgebouwd, krijgen hun massa van hun interactie met het Higgsveld. Hoe groter de weerstand die het deeltje ondervindt terwijl het door het veld beweegt, hoe groter de massa van het deeltje zal zijn. Een neutrino, bijvoorbeeld, heeft het gemakkelijker om door het Higgsveld te bewegen dan een tau-lepton en dus zal zijn massa kleiner zijn dan die van de tau. De massa van de deeltjes is een enorme factor bij het bepalen van onze natuurkundige wetten. Het dicteert hoe alles op elkaar inwerkt, en welke chemie er kan plaatsvinden in de koude, duistere uitgestrektheid van de ruimte.

Het lijkt er dus op dat we het Higgs boson dankbaar moeten zijn dat het de eigenschappen heeft die het heeft. Zijn massa maakt leven mogelijk – het onze, en dat van sterren en melkachtige, kolkende sterrenstelsels. Elke verandering in de massa van het boson zou kunnen betekenen dat atomen zouden krimpen of kernen zouden oplossen, waardoor waterstof het enige element zou blijven dat de ruimte doordringt. Maar het is ditzelfde getal dat ons in een gevaarlijke situatie brengt. Niet alleen leidt het tot een van de grootste catastrofes in de hele fysica, het vertelt ons ook dat wat wij als een stabiel en blijvend heelal beschouwen, elk moment kan verdwijnen. Verdwenen in een fractie van een seconde. En, nou ja, we zouden ook machteloos zijn om het te stoppen.

Massa van het Higgs Boson. De catastrofe ontstaat door het enorme verschil tussen de voorspelde energie van het vacuüm en de werkelijke metingen. Als het aan het vacuüm ligt, weegt donkere energie 10-⁸ erg/cm³, maar zou, in theorie, 10¹² erg/cm³ moeten wegen. Dit betekent dat de vacuümenergie 10¹²⁰ keer groter zou moeten zijn dan wat het is.

Alles in het heelal wil stabiel zijn. Om dit te bereiken moet het zich verplaatsen van hogere energietoestanden naar zogenaamde “grondtoestanden”, waarin het de laagst mogelijke hoeveelheid energie heeft. Elk voorwerp met veel energie wil die energie kwijt om stabiel te worden. De eerder genoemde elementaire deeltjes ontstaan wanneer er excitaties (of golven) zijn in kwantumvelden. Men zegt dat de kwantumvelden in hun vacuümtoestand zijn als ze hun laagst mogelijke energie hebben. Als alle kwantumvelden in de ruimte in hun vacuümtoestand zijn en dus geen energie meer kunnen verliezen, is het universum stabiel. De fundamentele deeltjes behouden hun zelfde eigenschappen en onze natuurkundige wetten gelden. En hoewel het meten van energie en vacuümtoestanden in de kwantumvelden nogal wat voeten in de aarde heeft, geloven wetenschappers dat de meeste velden zich in hun stabiele vacuümtoestand bevinden.

Alle velden behalve één.

Van het Higgs-veld wordt gedacht dat het zich in een metastabiele toestand bevindt, wat betekent dat het weliswaar op dit moment geen veranderingen ondergaat, maar dat ook niet wordt voorspeld dat het zich op zijn laagste energieniveau bevindt. Het is een vals vacuüm met veel potentiële energie. De dreiging waarop alles wat we weten is komen te rusten. Wetenschappers bij CERN hebben een tweede mogelijke toestand voor het veld ontdekt, een die ze het ultra-dense Higgs veld hebben genoemd. En het zou zeker dicht zijn – miljarden keren dichter dan het nu is. Als zelfs maar één punt in de ruimte zou instorten in dit lagere energieniveau, zou het de verspreiding van vacuümverval overal teweegbrengen, en een straffe bol van het ware stabiele vacuüm sturen om het hele universum te verteren. We zouden niet eens in staat zijn om ons einde te zien naderen, omdat het zich zou verplaatsen met de snelheid van het licht. De ruimte zou zijn potentiële energie vrijgeven en alles binnen de bol in nieuwe en onherkenbare wetten van de fysica werpen. Er zou een wereld ontstaan die zo vreemd is dat we ons er zelfs geen voorstelling van kunnen maken. Waarschijnlijk zou hij niet gastvrij zijn voor leven.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.