Mūsų visata iš prigimties gali būti nestabili. Erdvės ir laiko vakuumas gali greitai sukurti naują pagrindinę būseną, dėl kurios katastrofiškai pasikeistų visatos mechanika.
Arba gali ir ne. Pagal naują koncepciją, kilusią iš stygų teorijos, mūsų kosmosas gali būti stabilesnis, nei anksčiau įsivaizdavo mokslininkai.
Mūsų visata po Didžiojo sprogimo
Per pirmąsias mikrosekundes po Didžiojo sprogimo Visatoje įvyko daugybė drastiškų fazių pokyčių. Vienu metu keturios pagrindinės gamtos jėgos – gravitacija, elektromagnetizmas, stipri branduolinė jėga ir silpnoji branduolinė jėga – susijungė į vieną jėgą. Šios jėgos tipas ar pobūdis fizikai nežinomi, tačiau žinoma, kad ji trumpalaikė.
Iš pradžių gravitacija atsiskyrė nuo kitų trijų, nes kosmosas vėsta ir plečiasi. Vėliau stipri branduolinė jėga įgijo nepriklausomybę. Silpna branduolinė jėga ir elektromagnetizmas buvo paskutinės dvi jėgos, pasitraukusios. Energija, reikalinga (laikinai) šioms dviem jėgoms sujungti, yra mūsų didžiausiuose dalelių greitintuvuose, kurie gali imituoti ankstyvojo kosmoso sąlygas.
Nuo to laiko viskas buvo gana stabilu. Keturios pagrindinės gamtos jėgos nepasikeitė. Elementariosios dalelės susijungė, kad sukurtų branduolius, atomus ir molekules. Galiausiai susiformavo žvaigždės ir iš jų pelenų išniro planetos. Palyginti su keliomis pirmosiomis Didžiojo sprogimo mikrosekundėmis, pastarieji 13,8 mlrd. metų buvo nepaprastai įdomūs.
Tačiau tai gali būti tik iliuzija, kad visata atrodo stabili dėl savo ilgo amžiaus. Kiekvienas fazės pokytis, įvykęs ankstyvojoje visatoje, visiškai pakeitė tikrovę, sunaikindamas ankstesnę tvarką ir pakeisdamas ją naujomis jėgomis ir dalelėmis.
Išmatavę Higso bozono masę, mokslininkai gali įvertinti dabartinį erdvės ir laiko vakuumo stabilumą. Higso bozonas yra nepaprastai svarbi dalelė, persmelkianti visą erdvę ir laiką. Jis ne tik suteikia masę daugeliui elementariųjų dalelių, bet ir veikia kaip pleištas tarp silpnos branduolinės jėgos ir elektromagnetinės jėgos.
Kitaip tariant, Higgsas buvo foninė jėga ankstyvame, karštame, tankiame kosmose, leidžianti abiem jėgoms susijungti. Tačiau kosmosui atvėsus, Higgsas sustiprėjo ir atskyrė juos. (Koks mechanizmas dalija kitas gamtos jėgas, tebėra dabartinių fizikos tyrimų objektas).
Kosmosas negali būti nestabilus, kitaip jis jau seniai būtų persikėlęs į naują realybę. Tačiau Higgso masė gali atskleisti, ar kosmosas yra visiškai stabilus, ar tik metastabilus, o tai rodo, kad jis kol kas yra stabilus, kol kažkas atsitiktinai nesukels fazės poslinkio.
Remiantis naujausiais Higgso masės matavimais, visata atrodo metastabili ir bet kurią akimirką gali staiga pereiti į naują fazės perėjimą.
Teigti, kad fazinis perėjimas į naują erdvės ir laiko vakuumo pagrindinę būseną būtų katastrofiškas, būtų per menka. Fazių perėjimas gali įvykti atsitiktiniu laiku dėl atsitiktinio kvantinio svyravimo. Tada jis pasklis į išorę kaip muilo burbulas. Gyvenimas ir visata tęsis kaip įprasta už burbulo ribų. Tačiau burbulo viduje atsiras visiškai kitoks fizinių taisyklių rinkinys.
Jei fazių poslinkis praeina virš mūsų, mes tiesiog... žūstame, nes visa mūsų egzistencija priklauso nuo gamtos dėsnių stabilumo. Šiuo metu mes ieškome atsakymo per jėgų konfigūraciją ir žinomų dalelių rinkinį.
Arba mes nepražusime. Galų gale, visa tai yra gana spekuliatyvi fizika. Naujas straipsnis, ką tik įkeltas į straipsnio išankstinio spausdinimo saugyklą, arXiv, pateikia šiek tiek optimistiškesnį vaizdą.
Turime fizikos supratimo trūkumų. Higgso tyrimų dėka žinome, kaip sąveikauja elektromagnetinės ir silpnosios branduolinės jėgos. Tačiau stiprios branduolinės jėgos sąveika su kitomis branduolinėmis jėgomis nėra nuoseklios ir vieningos teorijos objektas. Be to, mes toli gražu nesuvokiame visiškos vieningos jėgos, įskaitant gravitaciją, išsamiame kvantiniame gamtos aprašyme.
Tačiau vienas bandymas integruoti visas jėgas į vieną sistemą yra stygų teorija. Remiantis stygų teorija, mūsų visatos statybiniai blokai iš tikrųjų yra mažų, vibruojančių stygų krūva.
Nors kai kurie teigia, kad stygų teorija niekada nebus baigta, ji leidžia mokslininkams sukurti įrankius sudėtingoms temoms, tokioms kaip fazių perėjimo mechanika, galinti sunaikinti visatą, tirti.
Naujojo tyrimo autoriai išnagrinėjo stygų teorijos variantą, leidžiantį nelokalius efektus; tai reiškia, kad nepaisant atstumo tarp jų, stygos vienoje erdvės dalyje gali akimirksniu paveikti stygas kitoje erdvės dalyje.
Tyrėjai išsiaiškino, kad šio stygų teorijos aiškinimo nelokalūs efektai linkę sušvelninti burbulo sienelę, kai ji plečiasi. Kai kuriais atvejais burbulo sienelė taip išsitempė, kad visiškai sulūžo. Kitaip tariant, jei mūsų tikrovė būtų tikrai metastabili ir joje būtų atsitiktinis fazinis perėjimas, pagrindinė kosmoso stygų fizika neleistų fazių poslinkiui apimti visos visatos; burbulas sprogs nuo mikroskopinių žvynelių, kol jis neturėjo progos toliau augti.
Nors tai vis dar labai teorinė fizika, ji gali bent jau suteikti mums paguodos bandant suprasti pagrindinius visatos principus.
Šaltinis: kosmosas
Günceleme: 04/10/2022 14:08
Būkite pirmas, kuris komentuoja