Higgso sprogimas: kas dėjosi pačioje visatos gimimo pradžioje (25)
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Nuo 1998 m. astronomai žinojo, kad visatos dabartinis plėtimasis greitėja. Jie manė, kad greitėjimą sukelia kažkoks nežinomas energijos šaltinis, o šiuolaikiniai stebėjimai rodo, kad jam tenka daugiau nei du trečdaliai visatos energijos. Tik bėda, kad niekas nežino, kas toji tamsioji energija yra.
Tad, būtų labai paranku, jei Garcia-Bellido ir kolegų sumąstyta dalelė galėtų išspręsti ir šią paslaptį. Ji nė iš tolo nebūtų tokia energinga, kaip Higgsas, bet remiantis komandos skaičiavimais, jos laukas nedeliais kiekiais pasireikštų per visą visatos gyvavimo laiką, suteikdama tinkamą plėtimosi spartinimą (Physical Review D, vol 84, p 123504). „Čia ir yra visas šio modelio grožis,“ sako García-Bellido. „Pirmiausia, jis išsprendžia infliaciją; antra, spartėjantį visatos plėtimąsi. Tai itin ekonomiška.“
Naujosios dalelės pavadinimas, dilatonas, atspindi artimą jos sąsają su Higgso fizika. O būtent, ji neleistų Higgso masei pernelyg „išsiplėsti“ (angl. dilate) – kas naudinga, nes antraip nelabai žinotume, kodėl Higgso masė tokia, kokia yra. Tad, nors pats dilatonas masės neturėtų, jis būtų svarbus užkulisinis veikėjas, reguliuojantis Higgso bozono, – o per jį ir visų kitų fundamentaliųjų dalelių – mases. Didžiausias jo pėdsakas visatoje būtų tamsioji energija.
Drąsūs teiginiai, ką ir besakyti. Deja, ne visus įtikinantys. Veronica Sanz iš Sussexo universiteto, JK, mano, kad Higgso, kaip masės suteikėjo ir kartu inflatono idėja yra pernelyg pritempta. Jai labiau prie širdies galimybė, kad Higgsas ir inflatonas yra dalis visai naujos skaliarinių dalelių šeimos, kurias dar tik pradedame atrasti. Visos kitos žinomos dalelės priklauso kokiai nors šeimai, tai kodėl Higgsas turėtų būti vienintelė skaliarinė dalelė?
„Ši naujoji dalelė būtent tokia, kad galėtų paaiškinti ir tamsiąją energiją“
Jei Sanz teisi, Higgsas tebūtų kuklus ankstyvosios visatos stebėtojas, kuriam įtaką darė jo giminaitis inflatonas, ir tai pasimatytų Higgso duomenyse iš LHC. Sanz sako, kad ji teikia pirmenybę šiai idėjai, nes turimais greitintuvais ją paprasčiau patikrinti, nei siūlomą García-Bellido ir jo kolegų. „Kosmologijoje niekad netrūksta idėjų, kurias eksperimentiškai sunku atskirti,“ priduria ji. „Man tai nepatinka.“
Tai teisingas pastebėjimas: vien LHC negali atmesti Higgso-dilatono modelio, nes dilatonas vargu ar sąveikautų su kitomis dalelėmis. Bet tikrindamas, ar Higgsas galėtų suteikti sprogumo Didžiajam sprogimui, García-Bellido nesiremia vien LHC. Vietoje to jis žvelgs į Didžiojo sprogimo atšvaistus, kosminį mikrobangų foną.
Tiesioginis Higgso kaip infliacijos sukėlėjo įkaltis būtų tam tikras šios senovinės šviesos poliarizacijos pasisukimas. Dilatono lauką pastebėti būtų sunkiau – bet įmanoma. García-Bellido mano, kad jis turėjo palikti žymę bet kuriose gravitacinėse bangose palikusiose atspaudus po infliacijos sąmyšio. Plačiai kalbant, tai reiškia tikslius iš skirtingų erdvės krypčių atsklindančių mikrobangų lygio skirtumų matavimus.
Kol kas geriausią kosminio mikrobangų fono vaizdą 2013 metais įrašė Europos kosmoso agentūros zondas Planck. García-Bellido tikslams jo detalumo negana, bet nauji instrumentai turėtų tai atlikti – Atakamos dykumoje Čilėje statoma Simonso observatorija, Japonijos būsimas LiteBIRD palydovas ir naujausias BICEP/Keck teleskopas Pietų ašigalyje.
Turėsime apsišarvuoti kantrybe. Simonso observatorija dangų tyrinėti pradės dar tik po kelių metų, o LiteBIRD paleidimas numatomas ne anksčiau, nei 2020 m. Tačiau García-Bellido neilgu laukti dviejų didžiausių kosmologijos mįslių sprendimo vienu ypu. „Proveržis jau čia pat,“ sako jis.
Kodėl iš viso kas nors egzistuoja
Infliacija nėra vienintelė svarbi ankstyvosios visatos paslaptis. Didžiojo sprogimo metu susidarė po vienodai materijos ir antimaterijos. Vos susilietusios, jos viena kitą anihiliuoja, tad jos turėjo viena kitą sunaikinti kone iš karto, palikdamos tuščią visatą, be medžiagos, iš kurios galėtų susiformuoti žvaigždės, planetos ir gyvybė. Nereikia nė sakyti, esame čia, tad kažkas pakeitė balansą.
Alexander Kusenko iš UCLA ir kitų teigimu, tas kažkas galėjo būti Higgso bozonas, dalelė ir jos laukas, suteikiantis masę kitoms dalelėms. Geriausi turimi Higgso masės matavimai rodo, kad jo laukas kosmologinės infliacijos metu galėjo būti gerokai stipresnis, kai visata sparčiai plėtėsi (žr. pagr. pasakojimą), o paskui sumažėjo iki dabartinio lygio. Po infliacijos sumažėjęs, kintantis Higgso lygis galėjo nevienodai veikti daleles ir antidaleles, ir taip sukurti palankesnes sąlygas materijai.
Bet Higgsui reikėtų šiek tiek draugiškos pagalbos – sunkaus „Majorana“ neutrino, turinčio neįprastą savybę – jis yra savo paties antidalelė. Kusenko ir kolegos spėja, kad šios dviveidės dalelės galėjo suteikti kelelį, kuriuo antimaterijos dalelės galėjo virsti materija, kai kintanti Higgso reikšmė pasidarė jai palankesnė (Physics Review Letters, vol 114, p 061302).
Idėja patraukli, bet, kaip jau įprasta, yra ir kabliukas: niekas sunkaus Majorana neutrino nėra matęs. Tad, vėlgi, stebėtos žinomų neutronų masės lyg ir nurodo jų egzistavimą, ir paieškos vykdomos keliais tam skirtais neutrinų eksperimentais.
Jon Cartwright
newscientist.com