Heeft Gravity het universum gered van 'God Particle' Higgs Boson?

Het recent ontdekte Higgs-deeltje, dat deeltjes helpt hun massa te geven, had de kosmos kort na de geboorte kunnen vernietigen, waardoor het universum vlak na de oerknal instortte. Maar de zwaartekracht, de kracht die planeten en sterren bij elkaar houdt, heeft dit mogelijk wel voorkomen, zeggen wetenschappers.

In 2012 bevestigden wetenschappers de detectie van het lang gezochte Higgs-deeltje, ook bekend onder de bijnaam het "Goddeeltje", in de Large Hadron Collider (LHC), de krachtigste deeltjesversneller ter wereld. Dit deeltje geeft massa aan alle elementaire deeltjes die massa hebben, zoals elektronen en protonen. Elementaire deeltjes die geen massa hebben, zoals de fotonen waaruit het licht bestaat, krijgen geen massa van het Higgs-deeltje.

De experimenten die het Higgs-deeltje detecteerden, onthulden dat het een massa van 125 miljard elektron-volt had, of meer dan 130 keer de massa van het proton. Deze ontdekking leidde echter tot een mysterie - bij die mis had het Higgs-deeltje het universum net na de oerknal moeten vernietigen. [De Big Bang to Now in 10 eenvoudige stappen]

Dit komt omdat Higgs-deeltjes elkaar bij hoge energieën aantrekken. Om dit te laten gebeuren, moeten de energieën buitengewoon hoog zijn, "minstens een miljoen keer hoger dan de LHC kan bereiken", zei co-auteur Arttu Rajantie, een theoretisch fysicus aan het Imperial College in Londen, vertelde ProfoundSpace.org.

Direct na de oerknal was er echter gemakkelijk genoeg energie om Higgs-bosonen elkaar te laten aantrekken. Dit had ertoe kunnen leiden dat het vroege heelal zich samentrok in plaats van uit te breiden, en het kort na zijn geboorte uitdreef.

"Het standaardmodel van deeltjesfysica, dat wetenschappers gebruiken om elementaire deeltjes en hun interacties uit te leggen, heeft tot nu toe geen antwoord gegeven op de vraag waarom het universum niet instortte na de oerknal," zei Rajantie in een verklaring.

Een aantal wetenschappers had gesuggereerd dat nieuwe wetten van de fysica of tot nu toe nog niet ontdekte deeltjes het universum zouden hebben gestabiliseerd tegen het gevaar van het Higgs-deeltje. Nu hebben Rajantie en zijn collega's ontdekt dat de zwaartekracht dit mysterie zou kunnen oplossen.

De zwaartekracht is een gevolg van massa's die het weefsel van ruimte en tijd vervormen. Stel je voor hoe bowlingballen rubberen matten vervormen waarop ze zitten om dit voor te stellen.

Het vroege universum was erg dicht omdat het nog niet veel kans had gehad om uit te breiden. Dit betekende dat ruimte-tijd toen sterk krom was.

Uit de berekeningen van de onderzoekers bleek dat wanneer de tijd in de ruimte sterk gekromd is, het Higgs-deeltje groter wordt. Dit zou ook de hoeveelheid energie hebben verhoogd die nodig is om Higgs-bosonen elkaar te laten aantrekken, waardoor instabiliteit wordt voorkomen die mogelijk in het vroege universum is ingestort.

Nu Rajantie en zijn collega's hebben onthuld dat de interactie tussen zwaartekracht en de Higgs een belangrijke rol speelde in het vroege universum, willen ze meer leren over de kracht van deze interactie. Dit kan onder meer inhouden hoe het vroege universum zich ontwikkelde met behulp van gegevens van huidige en toekomstige missies van het Europees Ruimteagentschap die gericht zijn op het meten van de kosmische achtergrondstraling van microgolven, die de echo's vormen die overblijven van de oerknal, zei Rajantie. Het zou ook het bestuderen van zwaartekrachtgolven kunnen omvatten, wat onzichtbare rimpelingen zijn in het weefsel van de ruimte-tijd die wordt verspreid door het versnellen van massa's, zei hij.

Het onderzoek is gedetailleerd in de editie van 17 november van het tijdschrift Physical Review Letters.