Eine Sekunde nach dem Urknall hätte das Higgs-Boson einen Urknall auslösen und das Universum zu nichts zusammenbrechen lassen sollen. Aber die Schwerkraft hat den Tag gerettet.
Größer anzeigen. | Zeitachse des Universums via NASA / WMAP Science Team
Seit der Entdeckung des Higgs-Bosons am Large Hadron Collider in der Schweiz im Jahr 2012 haben Forscher dieses mysteriöse Teilchen untersucht, das für die Massebildung aller Teilchen verantwortlich ist, um seinen Beitrag zum inneren Funktionieren unseres Universums zu erfahren. Eine verblüffende Ankündigung zu Beginn dieses Jahres war, dass das Higgs-Boson unser Universum weniger zusammenbrechen lassen sollte als eine Sekunde nachdem es begann, sich vom Urknall nach außen auszudehnen. Das Universum ist nicht zusammengebrochen - es ist seit Jahrzehnten bekannt, dass es sich ausdehnt - und jetzt erklären europäische Physiker, warum dies ohne die Notwendigkeit einer „neuen Physik“ möglich ist.
In Physical Review Letters vom 17. November 2014 beschreibt der Forscher, wie die Raumzeitkrümmung - in der Tat, die Schwerkraft - sorgte für die Stabilität, die das Universum benötigt, um die Expansion in dieser frühen Periode zu überstehen.
Das Team untersuchte die Wechselwirkung zwischen den Higgs-Partikeln und der Schwerkraft und berücksichtigte dabei, wie sich diese mit der Energie verändern würde. Sie zeigen, dass schon eine kleine Interaktion ausgereicht hätte, um das Universum innerhalb einer Sekunde nach dem Urknall vor dem Zusammenbruch zu stabilisieren. Arttu Rajantie vom Department of Physics am Imperial College London sagte in einer Pressemitteilung:
Das Standardmodell der Teilchenphysik, mit dem Wissenschaftler Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen erklären, hat bisher keine Antwort darauf geliefert, warum das Universum nach dem Urknall nicht zusammengebrochen ist
Unsere Forschung untersucht den letzten unbekannten Parameter im Standardmodell - die Wechselwirkung zwischen dem Higgs-Teilchen und der Schwerkraft. Dieser Parameter kann in Teilchenbeschleunigerexperimenten nicht gemessen werden, hat jedoch einen großen Einfluss auf die Higgs-Instabilität während des Aufblasens. Schon ein relativ kleiner Wert reicht aus, um das Überleben des Universums ohne neue Physik zu erklären!
Das Team sagt, dass es nun Beobachtungen des Universums auf den größten Skalen verwenden wird, um diese Interaktion detaillierter zu betrachten. Sie werden insbesondere Daten aus aktuellen und zukünftigen Missionen der Europäischen Weltraumorganisation verwenden, um die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung und Gravitationswellen zu messen. Rajantie erklärte:
Unser Ziel ist es, die Wechselwirkung zwischen der Schwerkraft und dem Higgs-Feld mithilfe kosmologischer Daten zu messen. Wenn wir das können, haben wir die letzte unbekannte Zahl im Standardmodell der Teilchenphysik geliefert und sind der Beantwortung grundlegender Fragen, wie wir alle hier sind, näher gekommen.
Fazit: Eine Sekunde nach dem Urknall hätte das Higgs-Boson einen Urknall auslösen und das Universum zu nichts zusammenbrechen lassen sollen. Aber die Schwerkraft trat ein, um den Tag zu retten.