Nasz Niestabilny Wszechświat: Why the False Vacuum Could Be Our End

Nawet zanim bozon Higgsa został odkryty prawie dokładnie siedem lat temu, zyskał już przydomek Boskiej Cząstki. Stało się tak dlatego, że najnowszy dodatek do Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych zasygnalizował nam istnienie pola Higgsa – niewidzialnej, a jednak wszechobecnej w całej przestrzeni substancji. Zamieszkujemy je nawet teraz, otoczeni jego niezerową energią, która nadaje cząstkom ich masę. Fotony, elektrony, kwarki i wszystkie inne cząstki elementarne, które tworzą nasz świat, otrzymują swoją masę w wyniku oddziaływania z polem Higgsa. Im większy opór napotyka cząstka podczas poruszania się przez pole, tym większa jest jej masa. Na przykład neutrino łatwiej porusza się w polu Higgsa niż lepton taon i dlatego jego masa będzie mniejsza niż masa taonu. Masa cząstek jest bardzo ważnym czynnikiem w określaniu naszych praw fizyki. Dyktuje ona jak wszystko oddziałuje i jaka chemia może zachodzić w zimnej, mrocznej przestrzeni kosmicznej.

Więc wydaje się, że powinniśmy być wdzięczni bozonowi Higgsa za to, że ma takie właściwości, jakie ma. Jego masa pozwala na istnienie życia – naszego, gwiazd i galaktyk. Każda zmiana masy bozonu mogłaby oznaczać, że atomy skurczyłyby się lub rozpuściłyby jądra, pozostawiając wodór jako jedyny pierwiastek przenikający przestrzeń. Ale to właśnie ta liczba stawia nas w niebezpiecznej sytuacji. Nie tylko daje ona początek jednej z największych katastrof w całej fizyce, ale mówi nam, że to, co uważamy za stały i trwały wszechświat, może zniknąć w każdej chwili. Zniknąć w ułamku sekundy. I cóż, nie bylibyśmy w stanie tego powstrzymać.

Masa bozonu Higgsa. Katastrofa polega na ogromnej różnicy pomiędzy przewidywaną energią próżni a jej rzeczywistymi pomiarami. Jeśli jest to zasługa próżni, to ciemna energia waży 10-⁸ erg/cm³, ale teoretycznie powinna ważyć 10¹¹² erg/cm³. Oznacza to, że energia próżni powinna być 10¹²⁰ razy większa niż jest.

Wszystko we wszechświecie chce być stabilne. Aby to osiągnąć musi przechodzić z wyższych stanów energetycznych do tak zwanych „stanów podstawowych”, w których ma najmniejszą możliwą ilość energii. Każdy obiekt z dużą ilością energii chce pozbyć się jej, aby stać się stabilnym. Wspomniane wcześniej cząstki elementarne powstają, gdy w polach kwantowych pojawiają się wzbudzenia (lub fale). Mówi się, że pola kwantowe znajdują się w stanie próżni, gdy mają najniższą możliwą energię. Jeśli wszystkie pola kwantowe w przestrzeni znajdują się w stanie próżni i nie mogą już tracić energii, to wszechświat jest stabilny. Podstawowe cząstki zachowują te same właściwości, a nasze prawa fizyki obowiązują. I chociaż pomiar energii i stanów próżni w polach kwantowych jest dość skomplikowanym procesem, naukowcy uważają, że większość pól znajduje się w swoich stabilnych stanach próżni.

Wszystkie z wyjątkiem jednego.

Pola Higgsa jest uważane za znajdujące się w stanie metastabilnym, co oznacza, że podczas gdy nie podlega ono obecnie żadnym zmianom, nie przewiduje się również, że będzie ono na swoim najniższym poziomie energetycznym. Jest to fałszywa próżnia z dużą ilością energii potencjalnej. Naukowcy z CERN-u odkryli drugi możliwy stan pola, nazwany przez nich ultra-gęstym polem Higgsa. I z pewnością byłoby ono gęste – miliardy razy gęstsze niż jest obecnie. Gdyby choć jeden punkt w przestrzeni zapadł się na ten niższy poziom energii, spowodowałoby to rozprzestrzenienie się wszędzie rozpadu próżni, wysyłając karzącą kulę prawdziwej stabilnej próżni, która pochłonęłaby cały wszechświat. Nie bylibyśmy nawet w stanie obserwować zbliżania się naszego końca, ponieważ poruszałby się on z prędkością światła. Przestrzeń uwalniałaby swoją energię potencjalną, rzucając wszystko wewnątrz kuli w nowe i nierozpoznawalne prawa fizyki. Powstałby świat tak dziwny, że nie jesteśmy w stanie go sobie nawet wyobrazić. Prawdopodobnie nie byłby on przyjazny dla życia.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.