Η Χιγκσογένεση (Higgsogenesis) προτείνεται για να εξηγήσει τη σκοτεινή ύλη, 'Higgsogenesis' proposed to explain dark matter

The Higgs boson may have played a key role in the early Universe, including the creation of mysterious dark matter. Photograph: CERN

Σύμφωνα με τα προγνωστικά των βραβείων Nobel πιθανοί νικητές για το Nobel φυσικής – που θα ανακοινωθεί την επόμενη εβδομάδα – είναι οι  François Englert και Peter Higgs για την θεωρητική πρόβλεψη του μποζονίου Higgs, του οποίου η πειραματική ανίχνευση έγινε το καλοκαίρι του 2012 από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC).

What happens inside the Large Hadron Collider. Scientists at Cern, near Geneva, have announced the likely discovery of the Higgs boson particle. Photograph: Cern

Η αναμφισβήτητη πλέον ύπαρξη του μποζονίου Higgs, με μάζα 126 GeV, προσαρμόζεται σε διάφορες θεωρίες από τους φυσικούς. Έτσι σε μια εργασία που δημοσιεύεται στο Physical Review Letters, των ερευνητών Sean Tulin του πανεπιστημίου του Michigan και Géraldine Servant  του Καταλανικού ινστιτούτου έρευνας και προχωρημένων σπουδών στην Barcelona, υποστηρίζεται πως το σωματίδιο Higgs θα μπορούσε να δώσει απαντήσει σε βασικά κοσμολογικά προβλήματα.

Geraldine Servant

Οι δυο φυσικοί προτείνουν ότι το σωματίδιο Higgs είχε ρόλο κλειδί στο πρώιμο Σύμπαν και θα μπορούσε να εξηγήσει την ασυμμετρία που παρατηρείται σήμερα στη φύση μεταξύ ύλης και αντιύλης, καθώς επίσης και την μυστηριώδη σκοτεινή ύλη που αποτελεί τα πέντε έκτα της ύλης που υπάρχει σήμερα στο Σύμπαν.

Dr. Sean Tulin

Σύμφωνα με την παραπάνω εργασία η ύπαρξη του αντι-Higgs (το αντίστοιχο σωματίδιο αντιύλης του μποζονίου Higgs) στις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης θα μπορούσε να εξηγήσει την επικράτηση της ύλης στο σημερινό Σύμπαν.

Don't try this one: Professor Peter Higgs with a description of the Higgs model. Photograph: Murdo Macleod

Σημειώνεται ότι σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν απαγορεύεται η ύπαρξη του αντι-Higgs στο πρώιμο Σύμπαν. Το Higgs αλληλεπιδρά με την συνηθισμένη ύλη και η ασυμμετρία στον αριθμό σωματιδίων Higgs και αντι-Higgs θα μπορούσε να μεταφραστεί σε μια ασυμμετρία μεταξύ της ποσότητας ύλης και αντιύλης.

Ο μηχανισμός που προτείνουν στο μοντέλο τους οι δυο ερευνητές ονομάζεται Higgsogenesis  (Χιγκσογένεση όπως βαρυογένεση, το όνομα της διαδικασίας δημιουργίας των βαρυονίων στο πρώιμο Σύμπαν).

Επιπλέον στην ίδια εργασία οι ερευνητές Tulin και Servant, δείχνουν πως αν το σωματίδιο Higgs αλληλεπιδρά με τη σκοτεινή ύλη – για παράδειγμα αν υπάρχει διαδικασία διάσπασης του Higgs προς σωματίδια σκοτεινής ύλης – τότε θα μπορούσε να εξηγηθεί η αναλογία της σκοτεινής ύλης προς την συνηθισμένη ύλη που παρατηρείται σήμερα στο Σύμπαν.

One of the LHC's first lead-ion collisions, as recorded by the ALICE detector's Inner Tracking System.

Το αν διασπάται το μποζόνιο Higgs σε σωματίδια σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να επιβεβαιωθεί έμμεσα από τον LHC στα πειράματα των επόμενων ετών. Μπορεί οι ανιχνευτές του LHC να μην μπορούν να ταυτοποιήσουν σωματίδια σκοτεινής ύλης, αν όμως ένας αριθμός των σωματιδίων Higgs που αναμένεται να παραχθούν εξαφανίζονται μυστηριωδώς, τότε θα μπορούσαν να μετατρέπονται σε σωματίδια σκοτεινής ύλης.

Οι Tulin και Servant δεν είναι οι μόνοι που χρησιμοποιούν την έννοια της Χιγκσογένεσης για την επίλυση κοσμολογικών αινιγμάτων. Το ίδιο κάνουν για παράδειγμα και οι Sacha Davidson et al στην εργασία τους με τίτλο «Baryogenesis through split Higgsogenesis», όπως επίσης και άλλοι ερευνητές.