Kas Higgsi boson seletaks universumi suurust?

Ilma Higgsi bosonita poleks meie universum selline nagu ta on. See legendaarne osake mängib olulist rolli kosmoloogias ning paljastab ka teise sellega lähedalt seotud osakese olemasolu.

CERNis käib Higgsi bosoni avastamise võidujooks. See osakestefüüsika püha graal aitaks seletada, miks on suurel enamusel elementaarosakestest mass. EPFLi teadlaste sõnul aitaks müstiline osake meil mõista ka universumi arengut alates selle sünnist. Kui Plancki satelliidi andmed teadlaste teooriat kinnitavad, selgineks nii mõnedki vastused küsimustele universumi mineviku, oleviku ja tuleviku kohta, kirjutab Physorg.com.

Universum, mis ulatub praegu üle miljardite valgusaastate, oli oma sünnihetkel uskumatult pisike. Et seda suuruse dihhotoomiat ja fakti, et aine paistab universumis homogeenselt jaotunud olevat, seletada, pidid füüsikud leppima teoreetilise trikiga: nad lisasid Suurele Paugule inflatsioonilise etapi – algse olulise tähtsusega paisumise, milles universum kasvas väga lühikese aja jooksul 10^26 korda. Selle kiire kasvu seletamine on füüsikutele aga tõeliseks peavaluks.

Oma algushetkedel oli universum uskumatult tihe. Kuid miks ei aeglustanud gravitatsioon nendes tingimustes seda algset paisumist? Siin tulebki mängu Higgsi boson: selle abil saab kirjeldada paisumise kiirust ja ulatust, selgitas Mikhail Shaposhnikov, üks EPFLi teadlastest. Universumi algushetkedel oleks kondensaatolekus Higgsi boson käitunud väga eriliselt ning muutnud seeläbi füüsikaseadusi. Sel viisil oleks vähenenud ka gravitatsioonijõud. Sel viisil saavadki teadlased kirjeldada universumi uskumatult kiiret paisumist.

See teooria võib selgitada vaid universumi mõningaid algushetki, kuid mida on sel öelda universumi kohta sellisena, nagu see on praegu? ,,Me oleme teinud kindlaks, et kui Higgsi kondensaat kadus, et teha ruumi praegu olemasolevatele osakestele, võimaldasid valemid uue massitu osakese – dilatoni – olemasolu,” ütles EPFLi teadlane Daniel Zenhäusern.

Sellele järeldusele jõudmiseks rakendasid füüsikud matemaatikast tuntud põhimõtet, mida nimetatakse skaala invariantsuseks – alates Higgsi bosonist tegid nad kindlaks nii dilatoni olemasolu kui ka selle omadused. Selgus, et sellel uuel kuid täiesti teoreetilisel osakesek ib täpselt sellised omadused, mille abil saaks kirjeldada tumeenergia olemasolu. See energia kirjeldab seda, miks praeguse universumi paisumine taaskord kiirenev on, kuid selle päritolu veel ei mõisteta. See teoreetiline edusamm – täiesti ootamatu tulemus – annab teadlastele kinnitust selles, et nad on õigel teel.

Astrofüüsikud mõõdavad tänapäevase universumi olekut Plancki satelliidi andmete abil. Nad jälgivad Suurest Paugust lähtunud valguse ,,kaja”, mis paljastab neile kosmose suureskaalalised omadused. 2013. aastaks annavad mõõtmised tulemusi, mis on piisavalt täpsed, et EPFLi teadlaste teoreetilisi ennustusi kontrollida – siis saab näha, kas Higgsi bosoni teooria leiab kinnitust. Seega ei peitugi boson ainult CERNi kiirendi südamikus…

Allikas

Teadusartikkel: “Higgs-Dilaton Cosmology: From the Early to the Late Universe“