Forskere undersøger: Hvorfor fik Higgs-partiklen ikke universet til at kollapse?

Forskere undersøger: Hvorfor fik Higgs-partiklen ikke universet til at kollapse?

En meget præcis kobling mellem Higgs-feltet og tyngdekraften kan gemme svaret på, hvorfor vi stadig er her, viser ny forskning fra Københavns Universitet.

Universet blev skabt fra en meget energirig tilstand for næsten 14 mia. år siden, men hvorfor kollapsede det ikke straks derefter som følge af de høje energier og eksisterende ustabilitet?

Det spørgsmål er endnu ikke helt besvaret, men flere forskergrupper arbejder på at finde ud af, hvilke kriterier der skal være opfyldt for, at Universet bliver holdt på plads, altså at vakuum er stabilt.

Blandt forskerne finder vi finske Matti Herranen, som i et treårigt postdoc-projekt på Niels Bohr Insitutet i København blandt andet har undersøgt det samspil mellem Higgs-feltets og tyngdekraften, som kan have medvirket til at holde energierne i skak.

»Der er et ukendt parameter i standardmodellen for fysik: koblingen mellem tyngdekraften og Higgs-feltet, og vi ville undersøge, hvor stor den var, og hvilken effekt den havde på stabiliteten. Det er vi de første, der har gjort,« siger han.

Læs også: Nytårsforsæt: Lær om Higgs-bosonen

Higgs-bosonens eksistens blev bekræftet af fysikere på Cern i Schweiz tilbage i 2012, og med den fandt forskerne den længe ventede forklaring på, hvorfor partiklerne fik masse efter big bang. Det gør de, fordi Higgs-feltet bremser partiklerne afhængigt af deres individuelle vekselvirkning med feltet.

Tidligere forskning har beskrevet, at Higgs-bosonens tilstedeværelse og tiltrækning ved høje energier imidlertid kunne have betydet, at universet ville have kollapset næsten med det samme, og at det er tyngdekraftens skyld, at det hele stadigvæk hænger sammen – i hvert fald så langt vi kan fornemme.

Styrken af denne kobling er, hvad Matti Herranens gruppe satte sig for at undersøge ud fra den tese, at energierne efter big bang var meget høje.

»Vi undersøgte så, om koblingen var stor eller lille, for det kan være interessant i forhold til stabiliteten af vakuum. Og vi fandt ud af, at vinduet for, hvornår vakuum er stabilt, er forbavsende lille,« siger han.

Læs også: Rundt ormehul kan skjule og overføre magnetfelter

Hvor han havde regnet med et vist spillerum, viste det sig, at koblingen ikke skulle have været meget mindre eller større end en bestemt værdi, før universet ville have kollapset.

»Denne kobling har faktisk en større effekt på stabiliteten, end vi havde regnet med. Det er dog for tidligt at drage endelige konklusioner, før vi ved mere om den kosmiske inflation. Men med den viden, der nu er om Higgs-partiklens masse, passer regnestykket ret præcist,« siger Matti Herranen og understreger derfor, at standardmodellen fortsat ikke er i fare for at være mangelfuld, og at der endnu ikke brug for ny fysik til at forklare omstændighederne efter big bang.

Observation af tyngdekraftbølger kan afgøre sagen

»Vi har selvfølgelig ikke konkret observeret, hvor høje energierne var, og hvor voldsomme inflationen var efter big bang. Er den mindre end forventet, betyder det naturligvis også, at koblingen må have set anderledes ud,« siger Matti Herranen og understreger, at de præcise beviser er svære at eftervise, da ingen partikelaccelerator i dag kan opnå så høje energier.

»Men vi kan se efter tyngdekraftbølger, som formentlig blev dannet under den kosmiske inflation, og som kun vil være synlige for os, hvis energien var meget høj,« fortæller han videre.

Tyngdekraftbølger er krusninger i rumtiden, som kan forekomme under så voldsomme begivenheder som big bang forventedes at have været, og kan man finde spor af disse i den kosmiske stråling, er det således også bevis for vis mængde energi.

Læs også: Krusninger i rumtiden skal afsløre neutronstjerner og sorte huller

I 2014 kunne tidsskriftet Nature berette, at et teleskop på Sydpolen sandsynligvis havde fanget nogle af disse bølger, men ifølge Matti Herranen er der grund til lige at trække vejret, da Nature året efter bragte nyheden om, at forskerholdet havde trukket resultaterne tilbage.

»Men vi håber at kunne måle disse bølger inden for de næste fem-ti år, og så kan vi måske snævre os yderligere ind,« siger han.

Matti Herranen og hans gruppes resultater er blevet publiceret i tidsskriftet Physical Review Letters.

Kommentarer (0)