Hvorfor Higgs Boson Kan Forsegle Skæbne Af Universet

{h1}

Den nyopdagede masse af higgs bosonpartiklen, når den sluttes til en bestemt beregning, tyder på, at universet vil ende i katastrofe.

Den tilsyneladende opdagelse af Higgs bosonpartiklen sidste år har åbnet døre for nye beregninger, som ikke tidligere var mulige, siger forskere, herunder en, der tyder på, at universet er i en katastrofe i milliarder af år fra nu.

"Det kan være, at universet vi lever i er iboende ustabilt, og på et eller andet tidspunkt milliarder af år fra nu vil det hele blive udslettet," sagde Joseph Lykken, en teoretisk fysiker ved Fermi National Accelerator Laboratory i Batavia, Ill. Mandag (18 februar) på det årlige møde i American Association for Advancement of Science.

Denne fremskrivning er baseret på en beregning af universets "vakuum ustabilitet", der afhænger af massen af ​​Higgs boson, som fysikere tror, ​​de har fundet hos verdens største partikelaccelerator, Large Hadron Collider i Genève. Forskere der opdagede en ny partikel, hvis egenskaber tyder på, at det er Higgs, selvom yderligere bevis er nødvendigt for at være sikker.

Men hvad har denne partikel at gøre med universets skæbne?

Først og fremmest er Higgs boson relateret til Higgs-feltet, et energifelt, der gennemsyrer rum, der antages at bøje mange partikler med masse. Ligesom svømmere bliver våde, der bevæger sig gennem en swimmingpool, tænker tankerne, partikler får masse at bevæge sig gennem Higgs-feltet. [Galleri: Søg efter Higgs Boson]

Bakker og dale

Higgs-feltet har en vis potentiel energi relateret til den måde, hvorpå den interagerer med sig selv. Ligesom et græsareal har bakker og dale - maksimum og minimum - Higgs-feltet kan have potentielle energiminimum og -mængder, forklarer også Tim Barklow, fysiker ved SLAC National Accelerator Laboratory i Californien.

I øjeblikket foreslår beregninger, at Higgs-feltet er på et potentielt minimum, men det er på et tidspunkt muligt, at feltet kan "tunnel" til et andet potentielt minimum, der ville give det forskellige egenskaber. (Tunneling er den kvantemekaniske ækvivalent af kedeligt gennem en bakke fra en dal til en anden, snarere end at rejse op og derefter ned ad bakken.)

Men hvis universets Higgs-felt tunneles til et nyt potentielt energiminimum, kan det blive meget stærkere, hvilket får universets partikler til at vinde masse. Enhver ændring i massen af ​​grundlæggende partikler som protonen og elektronen ville have drastiske konsekvenser. Atomer, planeter, stjerner og galakser ville ikke længere holde sammen som de gør nu, hvis deres grundlæggende bestanddele blev ændret.

"Så ændrer alle fysikkens love, og alt er slået fra hinanden," sagde Barklow, som er medlem af ATLAS-eksperimentet på Large Hadron Collider, et af de projekter, der opdagede den mulige Higgs boson.

Higgs masse

Sandsynligheden for, om denne eventualitet kommer til at ske, afhænger af en række egenskaber, herunder massen af ​​Higgs boson. Det var ikke kendt indtil for nylig, da Large Hadron Collider producerede en aldrig tidligere set partikel, der ser ud til at være Higgs. Denne partikelmasse er omkring 126 milliarder elektronvolt eller omkring 126 gange protonens masse.

Universums vacuuminstabilitet afhænger også af topkvarkets masse, en slægtning af protonernes bestanddele og neutroner, der udgør alle atomerne i universet.

Både Higgs-massen og den øverste kvarkmasse viser sig at være netop, hvad der er nødvendigt for at skabe en fundamental ustabilitet i Higgs-feltet, og derfor at dømme vores univers. [Verdens ende? Top 10 Doomsday Fears]

"Tilstedeværelsen af ​​dette fænomen afhænger af, at den øverste kvark er tung, og Higgs er meget lys," sagde SLAC teoretisk fysiker Michael Peskin. "Det viser sig, at den øverste kvark er meget tung og Higgs er lettere end mange mennesker troede det ville være."

Doom og dysterhed

Det ser ud til at være en perfekt storm for at stave en dystre ende til vores univers i mange milliarder af år. Men bekymre dig ikke for meget.

"Andre ting, som solen bliver til en rød kæmpe, vil ske, før dette sker," siger Peskin, så folk sandsynligvis ikke kommer til at tænke på det.

Endvidere er situationen ikke låst lige endnu. For det første er massen af ​​topkvarken ikke kendt præcist nok endnu.

Og desuden afhænger hele Higgs-ustabilitetsscenariet af, at der ikke er nye partikler ud over dem, der er kendt nu. Da mange fysikere har mistanke om, at universet faktisk er rigeligt med partikler, som de endnu ikke har opdaget, såsom overfladen af ​​partikler, der forudsiges af supersymmetriets teori, kunne Higgs ustabilitet være det.

"Denne observation er meget interessant, men der er en stor debat om hvad det betyder," fortalte Peskin WordsSideKick.com. Nogle eksperter mener, at det faktum, at Higgs boson har den masse, det gør, er fordi universet virkelig er ustabilt.

"Og der er andre mennesker som mig, der siger, at det er bare en nysgerrighed, og efter at vi har opdaget supersymmetriske partikler, vil folk sige det er helt irrelevant," sagde Peskin. "Vi ved ikke, hvem der er rigtigt, det er så smukt om det."

Følg Clara Moskowitz på Twitter @ClaraMoskowitz eller WordsSideKick.com @wordssidekick. Vi er også på Facebook & Google+.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com