Higgsi boson võiks selgitada universumi mõõtmeid?
Euroopa tuumauuringute keskuses CERN on käimas võidujooks Higgsi bosoni tuvastamisele. Osakestefüüsika nn püha graali otsitakse eelkõige eesmärgiga selgitada, miks suuremal osal elementaarosakestest on üldse mass. Salapärane osake aitaks aga paremini mõista ka meie universumi arengulugu alates selle sünnihetkest, teatab rühm Šveitsi Lausanne’i polütehnilise kõrgkooli EPFL füüsikuid. Kui nende teooriat peaksid kinnitama tehiskaaslaselt Planck laekuvad andmed, võiks see lüüa korra majja mitmes universumi minevikku ja tulevikku puudutavas küsimuses, vahendab PhysOrg.com.
Universum, mille läbimõõt tänapäeval küündib miljardite valgusaastateni, oli sünnihetkel uskumatult tilluke. Selgitamaks korraga nii seesugust vasturääkivust mastaapides kui tõsiasja, et aine paistab universumis olevat jaotunud homogeensel (ühtlasel) moel, on füüsikud olnud sunnitud rakendama teoreetilist nippi: nimelt on nad lisanud Suurele Paugule inflatsiooni- e paisumisteguri — universumi esialgse fenomenaalse paisumisprotsessi, milles universum pidi väga lühikese aja jooksul suurenema 10-astmel-26 korda. Kirjeldatud tormilise kasvu põhjuste selgitamisega jäävad füüsikud aga tõsisesse hätta.
Esimestel olemasolu-hetkedel oli Universum kujuteldamatult tihe. Miks ei saanud gravitatsioonijõud sellistes tingimustes esialgset plahvatuslikku paisumist aeglustada? Siin tulebki mängu Higgsi boson — see aitab selgitada nii paisumise kiirust kui mastaape, kinnitavad Mihhail Šapožnikov ja tema töörühm EPFL-i osakestefüüsika ja kosmoloogia laboratooriumi juurest. Antud idu-universumi kondensaatetapis pidi Higgsi osake käituma väga erilisel viisil — ja nii toimides muutma suisa füüsikaseaduseid. Gravitatsioon oleks sellistes tingimustes pidanud mõjuma väga palju nõrgema jõuga. Nii saavad füüsikud selgitada, kuidas universum sedavõrd suurel kiirusel laieneda sai.
Uus teooria võib küll heita valgust universumi esimestele olemasolu-hetkedele, ent kuidas suhestub see praegu eksisteeriva ruumikõiksuse olemusega? „Meie võrrandid näitavad, et hetkel, mil Higgsi kondensaat haihtus, et teha ruumi tänapäeval eksisteerivatele osakestele, sai võimalikuks uue, ilma massita osakese — dilatoni — tekkimine,“ selgitab EPFL-i füüsik Daniel Zenhäusern.
Taolisele järeldusele aitas füüsikuil jõuda matemaatiline printsiip, mida nimetakse mastaabiinvariantsuseks (ingl scale invariance) — nimelt said nad Higgsi bosonist lähtudes määrata kindlaks nii selle lähisugulase dilatoni olemasolu kui omadused. Tuleb välja, et tol uuel, seni puhtteoreetilisel osakesel on juhtumisi täpselt need omadused, mida on vaja universumi tumeda energia päritolu selgitamiseks. Nimetatud energia põhjendab universumi paisumise praegusaegset taaskiirenemist, ent selle ei ole veel mõistetud. Nüüdne täiesti ootamatu teoreetiline edusamm kinnitab teadlastele, et nad võivad olla õigel teel.
Astrofüüsikud kasutavad tänapäevase universumi seisundi mõõdistamiseks Plancki kosmoseobservatooriumi kogutud andmeid, seirates Suure Paugu nn valguskaja, mis annab aimu kosmose omadustest väga suurtes mastaapides. 2013. aastal peaks mõõdistamiskampaania tulemused saavutama sellise täpsuse, et neid saab võrrelda EPFL-i teadlaste teoreetiliste prognoosidega — ning siis on näha, kas nende teooria Higgsi osakese kohta peab vett. Märgid bosonist ei peitu ainuüksi CERNi osakestekiirendi sügavustes.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!