Δευτέρα, 2 Απριλίου 2018

Νέα ανατρεπτική θεωρία για το τέλος του Σύμπαντος. The universe may end in a collision with a bubble of nothingness

Ερευνητές του Χάρβαρντ υποστηρίζουν ότι το διάσημο μποζόνιο Χιγκς μπορεί να καταστρέψει τον Κόσμο. Σύμφωνα με την νέα θεωρία ίσως έχει ήδη αρχίσει να σχηματίζεται στον Σύμπαν μια φυσαλίδα αρνητικής ενέργειας που θα το καταπιεί ολόκληρο. The Higgs boson could destroy the universe. There’s a chance this particle has collapsed in a distant corner of the cosmos, producing a bubble of expanding vacuum energy that could envelop us all. A growing void could be coming for us. Credit: ESO/R. Fosbury (ST-ECF)

Χαρακτηριζόταν ως το «ιερό δισκοπότηρο» της Φυσικής και η προσπάθεια εντοπισμού του από τους επιστήμονες είχε λάβει μυθιστορηματικές διαστάσεις. Το μποζόνιο του Χιγκς είναι το σωματίδιο που αντιστοιχεί στο πεδίο του Χιγκς, το οποίο προσδίδει μάζα στην ύλη.

Το μποζόνιο Χιγκς δημιουργήθηκε στις ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας που προέκυψαν την στιγμή της γέννησης του Σύμπαντος. Οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι χωρίς το μποζόνιο Χίγκς το Σύμπαν θα ήταν πιο ελαφρύ από πούπουλο, χωρίς καθόλου μάζα και επομένως χωρίς βαρύτητα. Και χωρίς βαρύτητα δεν θα υπήρχαν άστρα, πλανήτες, άνθρωποι. 

A fundamental particle that gives mass to all matter in the universe could one day lead to its destruction. Experts say that our cosmos may ended as abruptly as it began in a collision with a bubble of negative energy, created by a Higgs boson - the so-called 'God particle.

Κάπως έτσι προέκυψε και ο χαρακτηρισμός του ως το «σωματίδιο του Θεού». Την δεκαετία του 1960 ομάδα επιστημόνων με μπροστάρη τον Βρετανό φυσικό Πίτερ Χίγκς πρότειναν μια νέα θεωρία για την ύπαρξη της μάζας στην οποία προβλεπόταν ή ύπαρξη του μποζονίου που στην συνέχεια πήρε το όνομα του.

The Higgs boson was a yawning gap in the Standard Model of physics, until the discovery of a particle with its properties was dramatically announced by scientists at the Large Hadron Collider (pictured) in 2012.

Μετά από επίμονες προσπάθειες δεκαετιών το μποζόνιο εντοπίστηκε το 2012 σε πειράματα που έγιναν στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικής Έρευνας, το γνωστό CERN. Η ανακάλυψη του σωματιδίου όπως ήταν επόμενο προσέφερε στον Πίτερ Χιγκς το Νομπέλ Φυσικής.

In a classically scale-invariant quantum field theory, tunneling rates are infrared divergent due to the existence of instantons of any size. While one expects such divergences to be resolved by quantum effects, it has been unclear how higher-loop corrections can resolve a problem appearing already at one loop. With a careful power counting, graduate student Anders Andreassen, 2017 Harvard PhD William Frost, and Prof. Matthew Schwartz uncover a series of loop contributions that dominate over the one-loop result and sum all the necessary terms. They also clarify previously incomplete treatments of related issues pertaining to global symmetries, gauge fixing, and finite mass effects. In addition, they produce exact closed-form solutions for the functional determinants over scalars, fermions, and vector bosons around the scale-invariant bounce, demonstrating manifest gauge invariance in the vector case. With these problems solved, the physicists produce the first complete calculation of the lifetime of our Universe: 10139 years . With 95% confidence, they estimate our Universe to last more than 1058 years . The uncertainty is part experimental uncertainty on the top quark mass and on α s and part theory uncertainty from electroweak threshold corrections.

Όμως ερευνητές του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ φέρνουν τα πάνω κάτω υποστηρίζοντας ότι το μποζόνιο Χιγκς μπορεί από σωματίδιο του Θεού να μετατραπεί σε σωματίδιο του… διαβόλου!

Worse still, the processes behind this dramatic finale to all life as we know it may have already started, kick started by interaction with a black hole. Experts say the curvature of space-time surrounding a microscopic black hole could begin the collapse of the Higgs boson.

Σύμφωνα με την θεωρία που ανέπτυξαν οι ερευνητές είναι πιθανό η αλληλεπίδραση του σωματιδίου με μια μελανή οπή μπορεί να προκαλέσει δομικές αλλαγές στις ιδιότητες του. Αλλαγές τέτοιες που να αλλάξουν στην ουσία την φύση του σωματιδίου και να δημιουργήσουν ένα κοσμικό φαινόμενο που θα έχει ως αποτέλεσμα την καταστροφή του Σύμπαντος.

Should the quantum particle, which gives all other matter its mass, loss its own mass, it could tear apart all of the processes that make life in our universe possible. This could create an expanding bubble of negative energy in which the laws of physics are completely obliterated.

Πιο συγκεκριμένα οι ερευνητές αναφέρουν ότι αν το μποζόνιο Χιγκς έρθει σε επαφή με μια μαύρη τρύπα η επαφή αυτή είναι πιθανό να οδηγήσει στην δημιουργία μιας φυσαλίδας αρνητικής ενέργειας η οποία θα αρχίσει να απορροφά στο εσωτερικό της τις δομές και τα αντικείμενα του Σύμπαντος (την ύλη, τους γαλαξίες κλπ) και να διογκώνεται μέχρις ότου να απορροφήσει στο εσωτερικό της όλο το Σύμπαν.

Μέσα στην φυσαλίδα κανένας νόμος της φυσικής δεν θα λειτουργεί με αποτέλεσμα το Σύμπαν να πάψει να υπάρχει. Μάλιστα οι ερευνητές αναφέρουν ότι δεν αποκλείεται η διαδικασία αυτή να έχει ήδη ξεκινήσει σε κάποια μακρινή γωνιά του Σύμπαντος.

Πηγές: Anders Andreassen, William Frost, and Matthew D. Schwartz, "Scale-invariant instantons and the complete lifetime of the standard model," Phys. Rev. D 97 (12 March 2018) DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.97.056006 - New Scientist - http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=959071