Stephen Hawking sagt, "Gott-Teilchen" könnte das Universum auslöschen

Stephen Hawking setzte Gordon Kane $ 100 darauf, dass Physiker das Higgs-Boson nicht entdecken würden. Nachdem Hawking diese Wette verloren hatte, als Physiker das Teilchen 2012 entdeckten, beklagte Hawking die Entdeckung und sagte, dass dies die Physik weniger interessant mache. Im Vorwort zu einer neuen Sammlung von Aufsätzen und Vorträgen mit dem Titel "Starmus" warnt der berühmte theoretische Physiker, dass das Teilchen eines Tages für die Zerstörung des bekannten Universums verantwortlich sein könnte.

Hawking ist nicht der einzige Wissenschaftler, der das denkt. Die Theorie eines Higgs-Bosons-Jüngsten Tages, wo eine Quantenfluktuation eine Vakuum- "Blase" erzeugt, die sich durch den Raum ausdehnt und das Universum auslöschen kann, existiert seit einer Weile. Wissenschaftler glauben jedoch nicht, dass dies in absehbarer Zeit passieren könnte.

"Wahrscheinlich wird es 10 bis 100 Jahre dauern [eine 1 gefolgt von 100 Nullen], damit das passiert, also sollten Sie wahrscheinlich Ihr Haus nicht verkaufen und Sie sollten weiterhin Ihre Steuern zahlen", sagte Joseph Lykken, ein theoretischer Physiker bei Das Fermi National Accelerator Laboratory in Batavia, Illinois, sagte während seines Vortrags am SETI Institut am 2. September. "Andererseits könnte es bereits geschehen sein, und die Blase könnte jetzt auf dem Weg sein. Und Sie werden es nicht wissen weil es mit Lichtgeschwindigkeit läuft, also wird es keine Warnung geben. " [Doomsday: 9 echte Wege, die die Erde beenden könnte]

Das Higgs-Boson, manchmal auch als das "Gott-Teilchen" bezeichnet, ist sehr zum Ärger der Wissenschaftler, die den offiziellen Namen bevorzugen, ein winziges Teilchen, von dem Forscher lange geglaubt haben, dass es existiert. Seine Entdeckung unterstützt das Standardmodell der Teilchenphysik oder die bekannten Regeln der Teilchenphysik, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie die Grundbausteine ​​der Materie beherrschen. Das Higgs-Boson-Teilchen ist für das Standardmodell so wichtig, weil es die Existenz des Higgs-Feldes signalisiert, eines unsichtbaren Energiefeldes, das im gesamten Universum vorhanden ist und andere Teilchen mit Masse erfüllt. Seit seiner Entdeckung vor zwei Jahren hat das Teilchen Wellen in der Physik gemacht.

Jetzt, da die Wissenschaftler die Masse des Teilchens im letzten Jahr gemessen haben, können sie viele andere Berechnungen anstellen, einschließlich einer, die das Ende des Universums zu buchstabieren scheint.

Weltuntergang des Universums

Das Higgs-Boson ist etwa 126 Milliarden Elektronenvolt oder etwa das 126-fache der Masse eines Protons. Dies stellt sich als die genaue Masse heraus, die benötigt wird, um das Universum am Rande der Instabilität zu halten, aber Physiker sagen, der empfindliche Zustand wird schließlich zusammenbrechen und das Universum wird instabil werden. Zu dieser Schlussfolgerung gehört das Higgs-Feld.

Das Higgs-Feld ist bei der Geburt des Universums entstanden und hat seitdem als eigene Energiequelle fungiert, sagte Lykken. Physiker glauben, dass sich das Higgs-Feld langsam verändern könnte, da es versucht, ein optimales Gleichgewicht zwischen Feldstärke und Energie zu finden, das erforderlich ist, um diese Stärke aufrechtzuerhalten. [5 Auswirkungen des Auffindens eines Higgs-Boson-Teilchens]

"So wie Materie als flüssig oder fest existieren kann, so könnte das Higgs-Feld, das die gesamte Raum-Zeit erfüllt, in zwei Zuständen existieren", Gian Giudice, ein theoretischer Physiker am CERN-Labor, wo das Higgs-Boson entdeckt wurde. erklärt während eines TED-Vortrags im Oktober 2013.

Im Moment befindet sich das Higgs-Feld in einem minimalen potentiellen Energiezustand - wie ein Tal in einem Feld von Hügeln und Tälern. Die enorme Menge an Energie, die benötigt wird, um in einen anderen Zustand zu wechseln, ist wie ein Hügel zu tuckern. Wenn das Higgs-Feld diesen Energiehügel erreicht, denken einige Physiker, dass die Zerstörung des Universums auf der anderen Seite wartet.

Aber eine unglückliche Quantenfluktuation oder eine Veränderung der Energie könnte einen Prozess namens "Quantentunneln" auslösen. Anstatt den Energieberg erklimmen zu müssen, würde das Quantentunneln es dem Higgs-Feld ermöglichen, durch den Hügel in das nächste, noch tiefer gelegene Tal zu "tunneln". Diese Quantenfluktuation wird irgendwo im leeren Vakuum des Raums zwischen Galaxien stattfinden und eine "Blase" erzeugen, sagte Lykken.

Hier ist, wie Hawking dieses Higgs-Doomsday-Szenario in dem neuen Buch beschreibt: "Das Higgs-Potential hat das besorgniserregende Merkmal, dass es bei Energien über 100 [Milliarden] Gigaelektronenvolt (GeV) metastabil werden könnte ... Dies könnte bedeuten, dass das Universum katastrophalen Vakuumzerfall erfahren könnte mit einer Blase des wahren Vakuums, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt. Das könnte jederzeit passieren und wir würden es nicht kommen sehen. " [10 Auswirkungen von schneller als leichter Reise]

Das Higgs-Feld innerhalb dieser Blase wird stärker sein und ein niedrigeres Energieniveau haben als seine Umgebung. Selbst wenn das Higgs-Feld innerhalb der Blase etwas stärker wäre als es jetzt ist, könnte es Atome schrumpfen, Atomkerne zerfallen lassen und es so machen, dass Wasserstoff das einzige Element wäre, das im Universum existieren könnte, erklärte Giudice in seinem TED-Vortrag.

Mit einer Berechnung, die die derzeit bekannte Masse des Higgs-Bosons umfasst, sagen die Forscher voraus, dass diese Blase ein ultrastarkes Higgs-Feld enthalten würde, das sich mit Lichtgeschwindigkeit durch die Raumzeit ausdehnen würde. Die Erweiterung wäre nicht aufzuhalten und würde alles im bestehenden Universum auslöschen, sagte Lykken.

"Für uns Physiker ist es interessanter, wenn man diese Berechnung mit der uns bekannten Standardphysik durchführt. Es stellt sich heraus, dass wir uns zwischen einem stabilen und einem instabilen Universum befinden", sagte Lykken. "Wir sind ziemlich genau an der Grenze, wo das Universum für eine lange Zeit bestehen kann, aber irgendwann sollte es" Boom "werden. Es gibt keinen Grundsatz, von dem wir wissen, dass uns das auf den Kopf stellen würde. "

Nicht alles Untergangsstimmung

Entweder existiert die gesamte Raumzeit an der Grenze zwischen einem stabilen und instabilen Universum oder die Berechnung ist falsch, sagte Lykken.

Wenn die Berechnung falsch ist, muss sie aus einem fundamentalen Teil der Physik stammen, den Wissenschaftler noch nicht entdeckt haben.Lykken sagte, dass eine Möglichkeit die Existenz von unsichtbarer dunkler Materie ist, von der Physiker glauben, dass sie etwa 27 Prozent des Universums ausmacht. Die Entdeckung, wie dunkle Materie mit dem Rest des Universums interagiert, könnte Eigenschaften und Regeln offenbaren, über die Physiker noch nichts wissen.

Die andere ist die Idee der "Supersymmetrie". Im Standardmodell hat jedes Teilchen einen Partner oder sein eigenes Antiteilchen. Aber Supersymmetrie ist eine Theorie, die nahelegt, dass jedes Teilchen auch ein supersymmetrisches Partnerteilchen hat. Die Existenz dieser anderen Teilchen würde helfen, das Universum zu stabilisieren, sagte Lykken.

"Wir haben das Higgs-Boson gefunden, was eine große Sache war, aber wir versuchen immer noch zu verstehen, was es bedeutet, und wir versuchen auch, all die anderen Dinge zu verstehen, die damit einhergehen

"Dies ist sehr viel der Anfang der Geschichte und ich habe Ihnen einige Richtungen gezeigt, in die diese Geschichte hineingehen könnte, aber ich denke, dass es Überraschungen geben könnte, an die niemand gedacht hat", schließt Lykken in seinem Vortrag.

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