引力很可能在大爆炸之后的暴胀时期,就已经拯救过我们这个宇宙了。图片来源:huffpost.com
欧洲物理学家的一项新研究,或许可以解释宇宙在大爆炸之后为什么没有立即坍缩掉。
希格斯粒子是粒子物理标准模型所预言的粒子,给所有基本粒子赋予了质量,2012年在欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)中被发现。对希格斯粒子的研究已经指出,在宇宙极早期的加速膨胀阶段(也就是暴胀时期),希格斯粒子的产生,应该会导致宇宙不稳定并直接坍缩掉。
科学家正想方设法要弄清楚,为什么这件事情没有发生。他们已经提出了许多理论,认为必定存在某种现在还没有被发现的物理学新规律,才能够解释我们宇宙的起源。不过,英国伦敦帝国学院、丹麦哥本哈根大学及芬兰赫尔辛基大学的物理学家认为,这个问题还有一个更加简单的解释。
这些科学家在《物理学评论通讯》(Physical Review Letters)上介绍了这项新研究,描述了时空的弯曲(即引力)如何为宇宙提供了必须的稳定性,从而使它能够“存活”过最初那段疯狂膨胀的阶段。他们研究了希格斯粒子与引力之间的相互作用,考虑了这种相互作用如何随能量变化而改变。
他们证明,就算相互作用微弱,也足以稳定宇宙防止它直接坍缩。
英国伦敦帝国学院的物理系教授阿勒都·拉扬蒂耶(Arttu Rajantie)说:“粒子物理标准模型,被科学家用来解释基本粒子及其相互作用,但迄今仍然无法提供一个答案,回答宇宙为什么没有在大爆炸后直接坍缩掉这个问题。”
“我们的研究调查了标准模型最后的那个未知参数——希格斯粒子与引力的相互作用。这个参数无法在粒子加速器实验中进行测量,但它对暴胀时期希格斯的不稳定性有很大的影响。就算是一个相对较小的数值,也足以在不需要任何新物理学规律的情况下,解释宇宙何以‘存活’下来!”
研究团队计划利用宇宙学观测继续他们的研究,更深入地研究这种相互作用,解释它在早期宇宙的演变过程中发挥了什么样的效果。确切地说,他们将利用欧洲空间局当前及未来的任务来测量宇宙微波背景辐射和引力波,并对那些数据作进一步的分析。
“我们的目标是利用宇宙学数据测量引力与希格斯场之间的相互作用,”拉扬蒂耶教授说,“如果我们能够做到这一点,我们将填上粒子物理标准模型中最后一个未知数字,可以更靠谱地回答这个基本问题——‘我们如何会出现在这里’。”(编辑:Steed)