Φανταστείτε το Σύμπαν που γνωρίζουμε – με τα αστέρια, τους πλανήτες και τους γαλαξίες – να σβήνει από τη μια στιγμή στην άλλη, εξαιτίας μιας ανεπαίσθητης κβαντικής διακύμανσης. Κι όμως, είμαστε εδώ, διαβάζουμε αυτές τις γραμμές, ζούμε και αναπνέουμε σε αυτό το απίστευτο Σύμπαν. Γιατί λοιπόν δεν έχει καταρρεύσει ακόμα; Τι διατηρεί την ύπαρξή μας ανάμεσα σε δισεκατομμύρια έτη φωτός απέραντου χώρου; Και ποιες κρυμμένες απειλές θα μπορούσαν να διαταράξουν αυτή την εύθραυστη ισορροπία ανά πάσα στιγμή; Αυτό το άρθρο, που μεταφράστηκε από το περιοδικό “New Scientist”, μας ταξιδεύει στα βάθη μιας μυστηριώδους και παράξενης φυσικής, η οποία φαίνεται να προστατεύει το Σύμπαν από την κατάρρευση και να διατηρεί τη σπίθα της ζωής αναμμένη.
Μετά από δισεκατομμύρια, ίσως και τρισεκατομμύρια χρόνια, όταν ο Ήλιος θα έχει καταπιεί τη Γη, οι επιστήμονες προβλέπουν ότι το Σύμπαν θα φτάσει στο αναπόφευκτο τέλος του, σε έναν αργό θάνατο. Το τελευταίο του πεπρωμένο είναι αντικείμενο συνεχούς συζήτησης: θα καταρρεύσει στον εαυτό του σε μια “Μεγάλη Σύνθλιψη”; Ή θα συνεχίσει την αέναη διαστολή του μέχρι να φτάσει στην “Παγωμένη Σύγκλιση”, όπου δεν θα απομείνει παρά μόνο το κενό; Ωστόσο, υπάρχουν και εκείνοι που πιστεύουν ότι το τέλος δεν θα έχει αυτή τη μορφή, αλλά ότι το Σύμπαν θα τερματιστεί με ένα “Μεγάλο Σχίσμα”, που θα προκληθεί από μια μυστηριώδη ενέργεια που θα διαλύσει τα πάντα.
Παρόλα αυτά, υπάρχει μια καταστροφή που φαντάζει πιο επείγουσα, μια που τρέχει προς εμάς με την ταχύτητα του φωτός, και την οποία οι επιστήμονες ονομάζουν “Μεγάλο Εναγκαλισμό” (Big Rip). Η ιστορία του “Μεγάλου Εναγκαλισμού” ξεκινά από μια ανεπαίσθητη σπίθα στα βάθη του κβαντικού κόσμου, μια μικρή διαταραχή, ικανή να απελευθερώσει μια φυσαλίδα που θα διατρέξει το Σύμπαν σαν ένα κοσμικό κύμα, καταπίνοντας ό,τι βρεθεί στον δρόμο της.
Ο John Ellis από το King’s College του Λονδίνου προειδοποιεί ότι αυτή η πιθανότητα δεν είναι απλή φαντασίωση, αλλά ένα σενάριο που πρέπει να λάβουμε σοβαρά υπόψη. Όπως λέει, το ερώτημα δεν είναι αν αυτή η καταστροφή θα συμβεί, αλλά πότε. “Μπορεί να συμβεί αυτή τη στιγμή, καθώς ψιθυρίζουμε αυτές τις παροδικές φράσεις,” προσθέτει.
Οι επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του Ellis, εκφράζουν έκπληξη που μια τέτοια καταστροφή δεν έχει συμβεί ακόμα στο ορατό Σύμπαν. Ωστόσο, δεν αντιμετωπίζουν την επιβίωση των πλανητών, των άστρων και των γαλαξιών ως τυχαίο γεγονός ή δεδομένο, αλλά ως πολύτιμη απόδειξη. Ίσως υπάρχει μια μυστηριώδης, παράξενη φυσική που βοηθά στη διατήρηση αυτού του Σύμπαντος από την κατάρρευση και διατηρεί τη σπίθα της ζωής αναμμένη.
Αυτό το είδος υπαρξιακής κοσμολογίας βοηθά τους φυσικούς να φιλτράρουν τα πολλαπλά μοντέλα του Σύμπαντος και να τα επανεξετάσουν. Μπορεί ακόμη και να μας ανοίξει ένα παράθυρο για να κατανοήσουμε πώς ξεκίνησε το Σύμπαν από τις πρώτες στιγμές του. Όπως λέει ο Arttu Rajantie από το Imperial College του Λονδίνου: “Μπορεί να χρειαζόμαστε έναν παράγοντα που να διατηρεί την ισορροπία και τη συνέχεια του Σύμπαντος, και αυτός ο παράγοντας μπορεί να εμφανιστεί με τη μορφή μιας νέας φυσικής που δεν έχουμε ανακαλύψει ακόμα”.
Είναι σημαντικό να συνειδητοποιήσουμε ότι τα κβαντικά πεδία αποτελούν τον βαθύτερο ιστό από τον οποίο είναι υφασμένο το Σύμπαν. Είναι η πηγή από την οποία γεννιούνται τα πιο συνηθισμένα σωματίδια και δυνάμεις στο Καθιερωμένο Πρότυπο της Φυσικής των Σωματιδίων. Στην καρδιά αυτού του ιστού βρίσκεται το πεδίο Higgs, συνδεδεμένο με το διάσημο σωματίδιό του, το μποζόν Higgs, το οποίο γεμίζει ολόκληρο το Σύμπαν και προσδίδει στα θεμελιώδη σωματίδια τη μάζα τους.
Για δεκαετίες, το σωματίδιο Higgs παρέμενε μια ιδέα που περιφερόταν άσκοπα στο μυαλό των επιστημόνων ως απλή υπόθεση, μέχρι που η αλήθεια του αποκαλύφθηκε το 2012 στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (τον μεγαλύτερο και ισχυρότερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, που βρίσκεται στο CERN κοντά στη Γενεύη της Ελβετίας). Οι επιστήμονες ένιωσαν έκπληξη κάθε φορά που εξέταζαν τα αποτελέσματα που έδειχναν ότι το πεδίο Higgs που διαπερνά το Σύμπαν δεν ήταν σταθερό όπως πιστεύαμε, αλλά ζούσε σε μια κατάσταση υψηλότερης ενέργειας από την ηρεμία του.
Όπως τα άτομα και τα σωματίδια τείνουν να φτάνουν στην ελάχιστη ενέργειά τους, έτσι μπορεί μια μέρα αυτό το πεδίο να κατέβει στην ελάχιστη ενεργειακή του κατάσταση, σε μια διαδικασία γνωστή ως “μετάβαση φάσης” ή “αλλαγή φάσης”.
Είναι σαν αυτό που συμβαίνει όταν το νερό αρχίζει να βράζει, τη στιγμή που η ηρεμία ετοιμάζεται να μεταμορφωθεί. Μόλις κοιτάξεις μια κατσαρόλα με νερό που πρόκειται να βράσει, θα δεις μικρές φυσαλίδες να αρχίζουν να σχηματίζονται στον πάτο της. Έτσι, αν η κατάσταση του πεδίου Higgs αλλάξει ξαφνικά, θα δημιουργηθούν φυσαλίδες ελάχιστης ενέργειας στον ιστό του Σύμπαντος.
Αυτές οι κοσμικές φυσαλίδες θα περικλείουν ριζικά διαφορετικούς νόμους. Μόλις σχηματιστούν, τα κβαντικά πεδία στο βάθος τους θα δονούνται, κάτι που στην πραγματικότητα θα οδηγήσει σε επανεγγραφή των νόμων της φυσικής και θα δημιουργήσει μια κατάσταση διαταραχής. Το χειρότερο είναι ότι αυτές οι φυσαλίδες δεν θα κινούνται αργά, αλλά θα εκραγούν διαστελλόμενες με την ταχύτητα του φωτός, καταπίνοντας ό,τι τις περιβάλλει.
Δεν γνωρίζουμε πότε θα συμβεί αυτός ο “Μεγάλος Εναγκαλισμός” (NASA).
Όταν το Σύμπαν καταπίνει τον εαυτό του.
Η εμφάνιση αυτής της καταστροφικής φυσαλίδας εξαρτάται από την πιθανότητα. Για να το καταλάβουμε καλύτερα, φανταστείτε το πεδίο Higgs σαν μια μπάλα που βρίσκεται στην κορυφή ενός λόφου, και κάτω της απλώνονται πολλαπλές κοιλάδες διαφορετικού βάθους. Η μπάλα μπορεί να κυλήσει σε μια από τις ελαφρώς ψηλότερες κοιλάδες και να σταθεροποιηθεί εκεί, αν και δεν έχει φτάσει ακόμα στον πραγματικό πυθμένα. Αυτή είναι η κατάσταση στην οποία βρίσκεται σήμερα το πεδίο Higgs, γνωστή ως η ημι-σταθερή κατάσταση.
Παρόλο που η μπάλα δεν μπορεί να φύγει από αυτή την κοιλάδα χωρίς εξωτερική ώθηση, η κβαντική φυσική της παρέχει έναν άλλο δρόμο, σαν μια κρυφή σήραγγα, που της επιτρέπει να διασχίσει το τείχος και να περάσει σε μια χαμηλότερη κοιλάδα, σαν ένα φάντασμα να διαπερνά έναν τοίχο. Μπορούμε να υπολογίσουμε την πιθανότητα να συμβεί αυτή η μετάβαση σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, αλλά δεν μπορούμε να προβλέψουμε με ακρίβεια πότε θα συμβεί.
Η σταθερότητα του πεδίου Higgs (ή η μορφή των κοιλάδων στην προηγούμενη αναλογία μας) εξαρτάται από τον περίπλοκο τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν άλλα θεμελιώδη σωματίδια μαζί του. Τα σωματίδια που είναι γνωστά ως μποζόνια, τα οποία μεταφέρουν τις θεμελιώδεις δυνάμεις στη φύση, τείνουν να ηρεμούν το πεδίο και να εδραιώνουν την ισορροπία του.
Αντίθετα, τα σωματίδια που είναι γνωστά ως φερμιόνια, τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της ύλης, όπως τα κουάρκ, διαταράσσουν την ηρεμία του και αποσταθεροποιούν την ισορροπία του, αυξάνοντας την πιθανότητα μιας μετάβασης φάσης. (Τα κουάρκ είναι θεμελιώδη σωματίδια που αποτελούν τα δομικά στοιχεία της ύλης στο Σύμπαν.)
Από την άλλη πλευρά, οι σύγχρονες μετρήσεις στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων δεν φέρνουν καθησυχαστικά νέα. Εκτός από το ίδιο το Higgs, το “top quark”, το βαρύτερο σωματίδιο που γνωρίζει η επιστήμη, αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για τη σταθερότητα του πεδίου Higgs. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του, τόσο πιο ασταθές γίνεται το πεδίο.
Με τη βελτίωση των εργαλείων μέτρησης και την αύξηση της ακρίβειάς τους τα τελευταία χρόνια, η εικόνα άρχισε να γίνεται σταδιακά πιο καθαρή: συνειδητοποιήσαμε ότι το Σύμπαν στο οποίο ζούμε δεν είναι εντελώς σταθερό, αλλά βρίσκεται σε μια κατάσταση εύθραυστης ισορροπίας, και όπως λέει ο Rajantie: “Έχουμε φτάσει σε τέτοια ακρίβεια μέχρι στιγμής που είμαστε σχεδόν βέβαιοι ότι ζούμε πράγματι μέσα σε αυτή την ημι-σταθερή κατάσταση”.
Αν υποθέσουμε ότι δεν υπάρχει λάθος στους υπολογισμούς, αυτό σημαίνει ότι το Σύμπαν είναι καταδικασμένο σε αφανισμό. Απλώς δεν γνωρίζουμε πότε θα συμβεί αυτός ο “Μεγάλος Εναγκαλισμός”. Με βάση το σχήμα αυτών των “κοιλάδων” που αναφέραμε προηγουμένως, είναι πιθανό να συμβεί μετά από δισεκατομμύρια χρόνια, ή ίσως αύριο.
Αυτό που γνωρίζουμε με βεβαιότητα, ωστόσο, είναι ότι εξακολουθούμε να υπάρχουμε. Ο Rajantie σχολιάζει ότι αυτή η επιβίωση αποτελεί πολύτιμη γνώση για τους φυσικούς που πλοηγούνται ανάμεσα στα πολλαπλά μοντέλα του Σύμπαντος που αναπτύσσονται συνεχώς. Ορισμένα από αυτά τα μοντέλα υποθέτουν την ύπαρξη μυστηριωδών οντοτήτων που θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια καταστροφική μετάβαση φάσης, ενώ άλλα μοντέλα μας λένε ότι η ζωή μας βρίσκεται σε κίνδυνο.
Ισχυρά βαρυτικά πεδία μπορούν να αποτελέσουν σημείο εκκίνησης για το πεδίο Higgs, επιταχύνοντας τη μετάβαση φάσης του, αντί να περιμένουν δισεκατομμύρια χρόνια. Σχετικά με αυτό, ο Rajantie λέει: “Όταν το νερό βράζει, οι φυσαλίδες αρχίζουν να εμφανίζονται στα σημεία όπου υπάρχουν ακαθαρσίες”. Ομοίως, τα κοσμικά νήματα και άλλα ελαττώματα στον ιστό του χωροχρόνου θα μπορούσαν να είναι τέτοιες ακαθαρσίες, που θα τροφοδοτούσαν την εμφάνιση κοσμικών φυσαλίδων.
Επίσης, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, που χαρακτηρίζονται από τόσο ισχυρή βαρύτητα που τίποτα – ούτε καν το φως – δεν μπορεί να ξεφύγει από τη λαβή τους, θεωρούνται από τους καλύτερους υποψηφίους για τη δημιουργία του πεδίου Higgs και την ώθηση του Σύμπαντος στη φάση του “Μεγάλου Εναγκαλισμού”.
Πρόκληση της Καταστροφής.
Ορισμένες μαύρες τρύπες είναι πιο ικανές να προκαλέσουν το πεδίο Higgs από άλλες. Το 2014, επιστήμονες όπως η Ruth Gregory από το King’s College του Λονδίνου και ο Ian Moss από το Πανεπιστήμιο του Newcastle στο Ηνωμένο Βασίλειο, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι μικρότερες μαύρες τρύπες έχουν μεγαλύτερη καμπύλωση του χωροχρόνου στην εξωτερική τους άκρη, καθιστώντας τις πιο πιθανό να προκαλέσουν μετάβαση φάσης.
Αυτό συμβαίνει επειδή τα βαρυτικά πεδία των μικρών μαύρων τρυπών είναι συγκεντρωμένα σε ένα ακριβές σημείο, σε αντίθεση με τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες των οποίων η δύναμη απλώνεται σε ευρεία κλίμακα. Ο Moss προσθέτει: “Τα τρέχοντα μοντέλα υποδηλώνουν ότι οι μικρότερες μαύρες τρύπες είναι πιο πιθανό να προκαλέσουν το τέλος του Σύμπαντος”.
Στην πραγματικότητα, αυτό που πρέπει πραγματικά να φοβόμαστε δεν είναι αυτοί οι κοσμικοί γίγαντες, αλλά οι μικρότερες μαύρες τρύπες, αυτές που ονομάζουμε πρωταρχικές μαύρες τρύπες. Αν και δεν τις έχουμε παρατηρήσει ποτέ, αυτές εισχωρούν στα μοντέλα του Σύμπαντος, για να εξηγήσουν, για παράδειγμα, την σκοτεινή ύλη ή την προέλευση των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών. Πιστεύεται ότι γεννήθηκαν από εξαιρετικά πυκνά νέφη πλάσματος που κατέρρευσαν στις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος.
Όπως και άλλες μαύρες τρύπες, οι πρωταρχικές προχωρούν προς την εξαφάνισή τους αργά, εξατμιζόμενες μέσω της εκπομπής ακτινοβολίας. Ωστόσο, το μικρό τους μέγεθος τις κάνει να διασπώνται ταχύτερα από τη θερμότητα, δημιουργώντας θερμά σημεία, ή φλεγόμενα σημεία στο διάστημα, που καίγονται με θερμότητα μεγαλύτερη από την ψυχρότητα του γύρω ηρεμείως Σύμπαντος.
Από αυτά τα καυτά σημεία μπορεί να γεννηθεί η καταστροφή: μια φυσαλίδα μετάβασης φάσης που ταράζει το πεδίο Higgs, δίνοντάς του μια θερμική ώθηση που το κάνει να γλιστρήσει από τη μια κοιλάδα στην άλλη, πιο σταθερή, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύτηκε τον περασμένο Σεπτέμβριο, από μια ομάδα υπό την ηγεσία του Lucien Heurtier από το King’s College του Λονδίνου.
Και επειδή οι μικρές μαύρες τρύπες έχουν ισχυρότερη βαρυτική λαβή στις άκρες τους, οι πρωταρχικές γίνονται πιο επικίνδυνες καθώς συνεχίζουν την αργή τους εξάτμιση. Ως επιβεβαίωση, ο Heurtier λέει: “Με την πάροδο του χρόνου, η πιθανότητα το πεδίο Higgs να ταρακουνηθεί και να αρχίσει η μετάβαση φάσης του αυξάνεται. Το γεγονός ότι απλώς επιβιώνουμε είναι απόδειξη ότι οι πρωταρχικές μαύρες τρύπες δεν γεννήθηκαν ποτέ, και ότι τα κοσμικά μοντέλα στα οποία βασίζονται οι υποθέσεις τους ίσως πρέπει να εγκαταλειφθούν.”
Παρόλα αυτά, υπάρχει μια άλλη πιθανότητα που διαφαίνεται στον ορίζοντα για να εξηγήσει γιατί το πεδίο Higgs έχει αντέξει μέχρι στιγμής. Παρόλο που οι ακριβείς μετρήσεις τόσο του top quark όσο και του μποζόν Higgs, δεν μπορούμε να είμαστε ακόμα σίγουροι ότι το πεδίο βρίσκεται στο χείλος της αστάθειας.
Ίσως υπάρχουν κρυφές δυνάμεις ή άγνωστα σωματίδια που κρατούν το πεδίο, διατηρώντας την εύθραυστη ισορροπία του και εμποδίζοντας την προσέγγιση στη φάση του “Μεγάλου Εναγκαλισμού”. Από την πλευρά της, η Katie Bhuvin από το Queen Mary University του Λονδίνου λέει: “Αν ανιχνεύσουμε ένα άλλο σωματίδιο που εμφανίζεται σε υψηλότερη ενέργεια, αυτό θα μπορούσε να αλλάξει την ιστορία εντελώς. Αλλά δεν γνωρίζουμε ακόμα αν υπάρχει πραγματικά.”
Ανάμεσα στις προτεινόμενες υποθέσεις, ξεχωρίζει η “θεωρία υπερσυμμετρίας” η οποία υποθέτει ότι κάθε σωματίδιο στο Σύμπαν έχει ένα βαρύτερο, κρυφό δίδυμο. Αν αυτό το δίδυμο υπάρχει πράγματι, προσφέρει στο πεδίο Higgs μια ισορροπία που το προστατεύει από την κατάρρευση. Ωστόσο, ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων δεν έχει καταφέρει μέχρι στιγμής να βρει καμία απόδειξη για την ύπαρξη αυτών των υπερσωματιδίων.
Σχετικά με αυτό, ο John Ellis λέει: “Η υπερσυμμετρία είναι ο τρόπος μας να ξεφύγουμε από αυτό το αδιέξοδο. Η μερική αστάθεια του πεδίου Higgs είναι στην πραγματικότητα μια υποστηρικτική απόδειξη της υπερσυμμετρίας. Είναι αλήθεια ότι ακόμα έχω πάθος για αυτή τη θεωρία, αλλά νιώθω κάποια λύπη επειδή η αγάπη μου γι’ αυτήν μοιάζει μονόπλευρη, και δεν έχει ανταποδοθεί.”
Άλλη μια πιθανότητα, όπως λέει, είναι να καταφύγουμε σε κάτι σαν ειδική επαφή, η οποία θα μπορούσε να μας βοηθήσει να εξηγήσουμε γιατί εξακολουθούμε να ζούμε. Ίσως το μεγαλύτερο μέρος του Σύμπαντος έχει ήδη βυθιστεί στις χαμηλότερες ενεργειακές του καταστάσεις, ενώ λίγες περιοχές, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας κόσμου, έχουν αφεθεί σε μια εύθραυστη ισορροπία στο χείλος της κατάρρευσης. Σύμφωνα με αυτή την αντίληψη, η ευθραυστότητα (ή αυτή η ημι-σταθερή κατάσταση) φαίνεται να είναι μια προϋπόθεση για την ίδια τη ζωή, και γι’ αυτό βρίσκουμε τους εαυτούς μας να ζουν σε μία από αυτές τις εύθραυστες περιοχές του Σύμπαντος.
Εν απουσία σαφούς απόδειξης για την ύπαρξη νέων σωματιδίων, ο Rajantie πιστεύει ότι πρέπει να αντιμετωπίσουμε το άγνωστο με ό,τι έχουμε, και να αναρωτηθούμε: Τι μας λέει το Σύμπαν αν δεχτούμε ότι το πεδίο Higgs ζει στο χείλος της αστάθειας; Ο Rajantie βασίζεται σε αυτή την υπόθεση για να εξετάσει τα μοντέλα της κβαντικής βαρύτητας, αυτά που προσπαθούν να γεφυρώσουν την κβαντική φυσική και τη γενική σχετικότητα, τα δύο θεμελιώδη δομικά στοιχεία της σύγχρονης φυσικής.
Για παράδειγμα, η σχέση μεταξύ του πεδίου Higgs και της βαρύτητας παραμένει μυστήριο. Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι υπάρχει ένας ειδικός δεσμός μεταξύ των δύο πεδίων που δεν μπορεί να θεωρηθεί απλός ή άμεσος, αλλά είναι στην πραγματικότητα περίπλοκος και καθιστά την αλληλεπίδρασή τους απρόβλεπτη. Επίσης, η μέτρηση αυτής της αλληλεπίδρασης είναι σχεδόν αδύνατη, καθώς η αντικρουόμενη φύση αυτών των δύο πεδίων καθιστά δύσκολη την κατανόηση μεταξύ τους. Επιπλέον, η αδυναμία της βαρύτητας στο τρέχον Σύμπαν μας καθιστά ανίκανους να ανιχνεύσουμε αυτόν τον δεσμό.
Ωστόσο, ο Rajantie αξιοποίησε την κοσμική υπαρξιακή μας κρίση για να μας αποκαλύψει το μυστικό της δύναμης του δεσμού μεταξύ του πεδίου Higgs και της βαρύτητας, αποκλείοντας ό,τι είναι αδύνατο. Γνωρίζουμε ότι αυτή η δύναμη δεν μπορεί να είναι αρνητική, διότι αν ήταν, το πεδίο Higgs θα ταρακουνιόταν και θα κατέρρεε σε μια μετάβαση φάσης κατά τη διάρκεια του κοσμικού πληθωρισμού, αυτής της τεράστιας, γρήγορης διαστολής που βίωσε τη γέννηση του Σύμπαντος, κάτι που δεν συνέβη ποτέ.
Αν αυτή η δύναμη υπερέβαινε τον αριθμό 10, η κατάρρευση θα είχε συμβεί στο τέλος του πληθωρισμού. Όπως λέει ο Rajantie: “Μπορούμε να επιβεβαιώσουμε ότι η δύναμη του δεσμού πρέπει να είναι μεταξύ 0 και 10. Αν δεν ήταν, το Σύμπαν δεν θα είχε επιβιώσει μετά τον πληθωρισμό.” Προσθέτει ότι πολλά μοντέλα κβαντικής βαρύτητας ταιριάζουν με αυτό το εύρος, υποδηλώνοντας ότι κινούνται προς τη σωστή κατεύθυνση, και ότι οποιοδήποτε νέο μοντέλο πρέπει να διατηρήσει αυτή τη λεπτή ισορροπία.
Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (AFP).
Σε κατηφόρα προς μια βαθύτερη κοιλάδα.
Φαίνεται ότι πρέπει να αντλήσουμε κάποια ανακούφιση από το γεγονός ότι ο “Μεγάλος Εναγκαλισμός” δεν συνέβη στην αυγή του Σύμπαντος. Σε εκείνες τις πρώτες εποχές, η ενέργεια που έκαιγε σε κάθε άτομο, μπορούσε να ωθήσει το πεδίο Higgs σε μια βαθύτερη κοιλάδα, προκαλώντας μια μετάβαση φάσης. Ωστόσο, το Σύμπαν μας κατάφερε να διασχίσει τους αιώνες φτάνοντας τα 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, κάτι που αποτελεί ένα επίτευγμα που αξίζει να θαυμάσουμε. Σχετικά με αυτό, ο Rajantie λέει: “Στη σημερινή εποχή, έχει γίνει δύσκολο να συμβεί αυτή η μεταμόρφωση λόγω των σχετικά χαμηλών επιπέδων ενέργειας.”
Όμως, για τον ίδιο λόγο, ο Rajantie πιστεύει ότι μια τέτοια φυσαλίδα ίσως έχει ήδη σχηματιστεί κάπου σε αυτό το Σύμπαν, αλλά εκτός του παρατηρούμενου τμήματος, λέγοντας: “Είναι πολύ πιθανό να έχει ήδη συμβεί στα πρώτα στάδια της ζωής του Σύμπαντος, αλλά δεν μας έχει φτάσει ακόμα.” Σε αυτό το μυστηριώδες εύρος του Σύμπαντος που δεν φτάνει η όρασή μας, κανείς δεν ξέρει πού γεννήθηκε αυτή η φυσαλίδα, ούτε πότε θα έρθει η ώρα του τέλους μας, καθώς οι απαντήσεις σε τέτοιες ερωτήσεις παραμένουν στο άγνωστο.
Αντιμέτωποι με τέτοιες αβεβαιότητες, οι κοσμολόγοι περιμένουν με ανυπομονησία τα αποτελέσματα ενός πειράματος στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, στο οποίο συμμετέχουν οι Ian Moss και Ruth Gregory, το οποίο στοχεύει στη δημιουργία ενός πειραματικού μοντέλου στο εργαστήριο που να προσομοιάζει αυτό που συμβαίνει κατά τη διάρκεια μιας μετάβασης φάσης στο Σύμπαν, κάτι που θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να αναπτύξουν μια ακριβέστερη κατανόηση των παραγόντων που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε έναν “Μεγάλο Εναγκαλισμό”.
Ο λόγος είναι ότι οι εξισώσεις που περιγράφουν την κβαντική μετάβαση φάσης στο Σύμπαν μπορούν σε ορισμένες περιπτώσεις να είναι ισοδύναμες με αυτές που περιγράφουν μια μετάβαση φάσης σε έναν τύπο παράξενης ύλης γνωστό ως συμπύκνωμα Bose-Einstein, το οποίο αποτελείται από άτομα σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτός ο τύπος ύλης μπορεί επίσης να παράγει φυσαλίδες, καθιστώντας τον μια αποτελεσματική προσομοίωση μιας κοσμικής μετάβασης φάσης.
Το πείραμα μπορεί ακόμη και να προσομοιώσει μια προκλητή μετάβαση φάσης, όπου ο “προκλητής” εδώ είναι ένα σκόπιμα σχεδιασμένο ελάττωμα εντός του πειραματικού συστήματος, αντί για ένα πραγματικό αντικείμενο όπως μια πρωταρχική μαύρη τρύπα. Αυτό θα επιτρέψει στους ερευνητές να μελετήσουν τη διαφορά μεταξύ των ρυθμών σχηματισμού φυσαλίδων κατά την παρουσία και την απουσία αυτού του προκλητή, κάτι που μπορεί να μας δώσει μια σαφέστερη εικόνα για το μέγεθος του κινδύνου που μπορεί να αντιμετωπίσουμε στην πραγματικότητα.
Το 2019, οι Moss και Gregory μπόρεσαν να υπολογίσουν πώς συγκρούσεις σωματιδίων – είτε από κοσμικές ακτίνες είτε από πειράματα όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων – θα μπορούσαν να παράγουν μικρές μαύρες τρύπες που θα προκαλούσαν μετάβαση φάσης. Ενώ εργάζονταν, απέκλεισαν την πιθανότητα τα πειράματα στη Γη να προκαλέσουν τη σπίθα του τέλους, καθώς τέτοιες συγκρούσεις συνέβαιναν συχνά στην αυγή του Σύμπαντος, και παρόλα αυτά, σύμφωνα με τις γνώσεις μας, δεν οδήγησαν στο τέλος του.
Παρόλα αυτά, ο Moss λέει ότι απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να επιβεβαιωθούν τα αποτελέσματα. Για παράδειγμα, κατά τη μελέτη μεταβάσεων φάσης, είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη ο χώρος των συγκρουόμενων σωματιδίων, καθώς και η ενέργειά τους. Προσθέτει: “Δεν πειράζει να συγκρούονται πρωτόνια όπως κάνουμε στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, ωστόσο, μας λείπει ακόμα ακριβής κατανόηση των επιπτώσεων της σύγκρουσης βαρέων πυρήνων.”
Πέρυσι, η Bhuvin και οι συνεργάτες της δημοσίευσαν μια μελέτη που υποδηλώνει ότι οι επιπτώσεις της κβαντικής σήραγγας μπορεί να εμποδίσουν ένα συρρικνούμενο Σύμπαν από το να φτάσει στη φάση της “Μεγάλης Σύνθλιψης”. Σύμφωνα με το μοντέλο τους, η συρρίκνωση προκαλεί την πίεση ενός πεδίου παρόμοιου με το πεδίο Higgs σε τέτοιο βαθμό που η ελάχιστη ενέργειά του γίνεται αρνητική, με αποτέλεσμα το Σύμπαν να αναπηδήσει από μέσα προς τα έξω, δημιουργώντας ένα νέο Σύμπαν που συνεχίζει να διαστέλλεται, και μπορεί να είναι παρόμοιο με το τρέχον Σύμπαν μας.
