Бозон Гіггса міг уже знищити Всесвіт: фізики з'ясували, що йому завадило

Фізики дійшли висновку, що модель раннього Всесвіту, що включає первинні чорні діри, найімовірніше, неправильна. Якби ці об'єкт існували, то вони спровокували б нестабільність бозона Гіггса, що призвело б до знищення космосу. Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Letters B, пише The Times of India.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Поле Хіггса

Фундаментальна частинка бозон Гіггса відповідає за наявні у всіх відомих елементарних частинок масу і взаємодії. Річ у тім, що маси частинок є наслідком взаємодії елементарних частинок з полем Гіггса. Невід'ємною частиною цього поля є бозон Гіггса. Поле Гіггса має ідентичні властивості по всьому Всесвіту. Це означає, що фізики спостерігають одні й ті самі маси та взаємодії в усьому космосі. Ця однорідність дала змогу спостерігати й описати одну й ту саму фізику.

Вважається, що поле Гіггса не перебуває у стані найменшої можливої енергії. Це означає, що воно має потенціал переходу в стан із меншою енергією в певній області. Якби такий перехід відбувся, він мав би глибокі наслідки для законів фізики.

Фізики називають таку зміну фазовим переходом. У разі поля Гіггса фазовий перехід призвів би до створення низькоенергетичних бульбашок простору, кожна з яких має свій власний унікальний набір фізичних законів. Усередині цих бульбашок маса електронів, а також їхня взаємодія з іншими частинками раптово б змінилася. Це стосується також протонів і нейтронів. Згідно з квантовою механікою, енергія поля Хіггса постійно коливається. Це коливання робить статистично можливим створення бульбашок простору.

Що завадило бозону Хіггса знищити Всесвіт?

За словами фізиків, за наявності зовнішніх джерел енергії, як-от сильні гравітаційні поля або гаряча плазма, поле Гіггса може запозичувати цю енергію для легшого утворення бульбашок. Тож, хоча немає жодних підстав очікувати, що поле Хіггса сьогодні утворює численні бульбашки, велике питання полягає в тому, чи могли екстремальні умови незабаром після Великого вибуху спровокувати таку подію.

Водночас автори дослідження кажуть, що, коли Всесвіт був дуже гарячим, хоча енергія для утворення бульбашок була доступною, теплові ефекти також стабілізували поле Хіггса, змінюючи його квантові властивості. Отже, це тепло не могло спричинити кінець Всесвіту, тому, ймовірно, він все ще існує.

Первинні чорні діри

Водночас деякі вчені вважають, що в ранньому Всесвіті виникли такі об'єкти, як первинні чорні діри внаслідок стиснення під дією гравітації надмірно щільних областей простору-часу. На відміну від звичайних чорних дір, ці діри були крихітними і дуже легкими, могли важити до одного грама.

Відомий фізик Стівен Гокінг передбачив, що чорні діри повільно випаровуються і зникають. Водночас Гокінг припускав, що чорні діри поводяться як джерела тепла, з температурою, обернено пропорційною їхній масі. Це означає, що легкі чорні діри набагато гарячіші і випаровуються швидше, ніж масивні. Якби первинні чорні діри утворилися в ранньому Всесвіті, як припускають багато моделей, вони б уже випарувалися, вважають автори дослідження.

Первинні чорні діри, що випаровуються, спричиняють локальне нагрівання у Всесвіті. Ці чорні діри існуватимуть у гарячих точках, які можуть мати значно вищу температуру порівняно з навколишнім Всесвітом, але все ж нижчу за характерну температуру Гокінга, пов'язану з чорними дірами.

Автори дослідження за допомогою моделювання показали, що наявність цих гарячих точок буде постійно змушувати поле Гіггса створювати бульбашки в просторі. Але з огляду на те, що Всесвіт все ще існує, це означає, що первинні чорні діри швидше за все не існували, вважають фізики.

Як уже писав Фокус, вчені наблизилися до вирішення однієї з найважливіших проблем фізики. Зараз триває робота над створенням гамма-лазера, який змінить світ і дасть змогу здійснити міжзоряні подорожі.

Також Фокус писав про те, яка кількість галактик існує у видимому Всесвіті і скільки їх може бути взагалі. Навіть оцінки кількості галактик у видимому Всесвіті є приблизними і для цього є причина.