Вселенная, которую мы потеряли
Большой взрыв. Фото: Victor Habbick / Getty Images / Fotobank.ru

Большой взрыв. Фото: Victor Habbick / Getty Images / Fotobank.ru

Если бы наблюдения за гравитационными волнами были верны, мир бы погиб в первую секунду жизни, заявили ученые

Астрофизики из Великобритании раскрыли крайне неожиданное следствие открытия бозона Хиггса и итогов работы коллаборации BICEP2 по поиску гравитационных волн. По их расчетам, Вселенная должна была разорваться на части в первые секунды после Большого взрыва из-за появления разрушительных квантовых волн, которые должны были мешать сцеплению элементарных частиц друг с другом. Ученые представили свои выводы на ежегодной встрече Королевского астрономического общества Великобритании, которая проходит на этой неделе в Портсмуте.

«Это теоретическое предсказание является неприемлемым: если бы такое случилось, нас бы не было и нам не пришлось бы дискутировать по поводу этой проблемы. Вполне возможно, что результаты наблюдений BICEP2 содержат в себе ошибки. Если же это не так, то должен существовать пока не известный нам процесс, который мешал Вселенной самоуничтожиться. Но если физикам из BICEP2 удастся доказать истинность результатов наблюдений, можно говорить о том, что существует новая физика частиц, расположенная за рамками Стандартной модели», — пояснил Роберт Хоган из Королевского колледжа Лондона, представивший результаты моделирования на конференции.

Он и его коллега Малкольм Фэйрбэрн проверили, как два самых значимых космологических открытия последних пяти лет — обнаружение бозона Хиггса и гравитационных волн — вписываются в общепринятую версию того, как происходил Большой взрыв и как расширялась Вселенная на первых этапах своей жизни.

Свойства бозона Хиггса заметно ограничивают число возможных сценариев формирования Вселенной, несмотря на то, что масса и другие параметры «частицы бога» укладываются в рамки Стандартной модели физики. Когда Хоган и Фэйрберн начали проверять, как открытие бозона Хиггса скажется на реалистичности моделей зарождения Вселенной, физики, наблюдавшие за микроволновым «эхом» Большого взрыва при помощи телескопа BICEP2 на южном полюсе, объявили об обнаружении следов гравитационных волн, возникших в результате сверхбыстрого расширения Вселенной в первые мгновения ее жизни. Открытие, по признанию самих ученых, было сделано неожиданно быстро, а сами гравитационные волны оказались намного сильнее и заметнее, чем считалось ранее.

Хоган и Фэйрберн включили новые данные по природе гравитационных волн в свои эксперименты с теоретическими моделями Большого взрыва.

Британские космологи начали работу с общепринятых сценариев рождения Большого взрыва. Даже в этом случае результаты моделирования были пугающими: мир, по расчетам Хогана и Фэйрберна, не должен был просуществовать и секунды, разорвав себя на части через мгновения после первого расширения Вселенной.

Причиной «Большого разрыва», поясняют авторы доклада, были бозоны Хиггса и порождающее их поле Хиггса, на свойства которого необычным образом сказались изменения в природе гравитационных волн, предложенные физиками из BICEP2. Усиление гравитационных волн привело к тому, что энергетический потолок поля Хиггса резко вырос и достиг значений, опасно близких к так называемой «энергии великого объединения» — 10 млрд петаэлектронвольт (ПэВ). Частицы материи не могут существовать в среде, которая обладает такой энергией.

Хоган и Фэйрберн поясняют, что этот факт не стал бы смертным приговором для Вселенной, если бы дело не касалось поля и бозонов Хиггса. Поле Хиггса становится нестабильным при энергиях, превышающих 10 млрд гигаэлектронвольт (ГэВ), и более подверженным «скатыванию» в опасный энергетический минимум, при котором даже вакуум будет нестабильным. В результате этого в нем будут возникать сильнейшие квантовые флуктуации, не позволяющие частицам будущей материи приобрести массу покоя, за существование которой и отвечает «частица бога». Благодаря этому жизнь Вселенной закончится в виде «Большого разрыва» или же она перейдет в бесконечный цикл взрывов и разрывов.

Самое простое и очевидное объяснение, почему этого не произошло, — результаты коллаборации BICEP2 ошибочны. У этого утверждения в последние недели появилось множество сторонников, однако авторы доклада все же допускают, что выкладки BICEP2 могут быть верны. В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, они выдвигают два возможных пути предотвращения смерти Вселенной.

В первом случае Вселенную могло спасти прямое влияние ее расширения на физические свойства поля Хиггса. Иными словами, масса бозона Хиггса и другие параметры поля через мгновения после рождения Вселенной отличались от сегодняшних. По второму сценарию, мир мог выжить благодаря выделяемому во время расширения большому количеству тепла: это замедлило бы сам процесс и уменьшило бы шансы на возникновение «Большого разрыва». Как отмечают Хоган и Фэйрберн, и в том, и в другом случае для объяснения рождения Вселенной ученым придется разработать новую физику элементарных частиц.

Скорее всего, подобные экзотические объяснения данных BICEP2 и новая физика не понадобятся. 19 июня арктическая коллаборация в письме, опубликованном в Physical Review Letters, признала, что полученные данные могли быть искажены в результате действия космической пыли на гравитационные волны. Ученые знали о существовании этого фактора и попытались учесть его в расчетах, чего, как считают некоторые другие физики, опираясь на предварительные данные с космического телескопа «Планк», было недостаточно.

Несмотря на это признание, руководитель BICEP2 Джон Ковач из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) и его коллеги продолжают настаивать на том, что телескоп смог поймать настоящие гравитационные волны. Физики обещают перепроверить все модели распределения пыли по Галактике и опубликовать «неопровержимые» доказательства своей правоты в ближайшее время.

Интерес к этому научному конфликту недавно был подогрет обещаниями французских ученых опубликовать в журнале Nature полную карту пыли в той части галактики, которую изучали Ковач и его коллеги. Если исследователи не согласятся с этой картой, окончательную точку в этой истории поставит Европейское космическое агентство (ESA): в октябре 2014 года оно должно представить полные результаты наблюдений «Планка».

Горячий ствол Далее в рубрике Горячий стволВинтовка знаменитой стрелковой фирмы Heckler & Koch, возможно, имеет дефект, приводящий к перегреву, потери точности и травмам стрелка Читайте в рубрике «Наука и технологии» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

24 июня 2014, 10:41
В общем либо исследователи преждевременно запели об открытии,либо бозон Хиггса работает совсем иначе чем думают ученые,что в принципе хорошо,ведь любая ошибка ведет к новому открытию.
24 июня 2014, 11:11
Подпись под картинкой убивает наповал)) "Большой взрыв. Фото"... Кто же его щелкнул?))
24 июня 2014, 11:22
кстати да, слво фото в подписи явно лишее, и фамилию фотографа написали, великий человек, почему не дали нобелевку загадка
24 июня 2014, 12:48
Подозреваю, что и открывателю бозона нобелевку дали только за то, что на его поиске (бозона) уже обаготились тысячи хитрый яйцеголовых физиков с ЦЕРНа
24 июня 2014, 16:11
Давно уже надо сделать полную карту пыли и не болтать ,разжигая бессмысленные споры. Сделали карту,посмотрели,разобрались и сделали вывод,а то кулуарные споры выходят за рамки научного космосообщества.
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Не пропустите лучшие материалы!
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»