Numbrimäng: Higgsi boson võib kuulutada maailmalõppu ({{commentsTotal}})

Universum on olemuslikult ebastabiilne ja lõpliku elueaga, järeldavad teistele elementaarosakestele massi andva Higgsi bosoni omadusi uurinud füüsikud. Selle asemele tekkivas maailmakõiksuses kehtivad füüsikaseadused tõenäoliselt mõistuslikku elu ei toeta.

"Meie vaakum laguneb ühel hetkel teiseks vaakumiks, mille omadusi me ei tea. Elu kui selline on seal aga tõenäoliselt võimatu. Paralleel religioosse mõistega maailmalõpp on antud juhul füüsikaliselt täiesti põhjendatud," laiendas keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi (KBFI) juhtivteadur Martti Raidal.

Tõenäosus selle inimese eluea jooksul juhtumiseks on kaduvväike. Märksa tõenäolisemalt juhtub see kümnete ja sadade miljardite aastate ajaskaalal. Ammu pärast tähtede kustumist. Ajavahemik ületab suurusjärkude võrra universumi praegust 13,8 miljardi aastani ulatuvat vanust.

Lõpp kiire ja valutu
Ennustus põhineb 2012. aastal Tuumaosakeste Põrgutiga (LHC) leitud Higgsi bosoni omaduste mõõtmisel. Vesiniku tuumast ligikaudu 126 korda raskem osake kinnitas füüsikute oletusi, et tervet universumi täidab Higgsi väli. Ilma selleta lendaksid kõik elementaarosakesed ringi valguse kiirusel. Aatomite ja kõigi sellest keerukamate struktuuride nagu inimeste teke oleks võimatu.

Bosoni massil on kaugeleulatuv mõju. "Juba Higgsi mehhanismi väljapakkumisel arvutati välja, millised Higgsi potentsiaali piirkonnad on stabiilsed, millised mitte. Seejuures on oluline, et Higgsi mass tuli mõõtmiste alusel täpselt kriitiline. Praeguste mõõtevigade piirides pole me ei elus ega surnud, vaid kusagil vahepeal," selgitas Raidal. Kui Higgsi boson oleks vaid veidi raskem, oleks vaakum stabiilne. Vaid veidi kergema väljaosakese korral aga ebastabiilne.

Olukorda võib võrrelda püstise veepudeliga. Kuigi pudel on piisavalt stabiilne, et mitte iseseisvalt ümber kukkuda, oleks selle potentsiaalne energia veelgi väiksem, kui see lebaks pikali maas. Inimestele harjumuspärases maailmas saaks see ümber kukkuda vaid lisaenergiat saades. Näiteks lükkaks selle ümber mõne inimese kuri käsi.

Kvantmaailmas võib näha pidevalt määramatusprintsiibist lähtuvalt kvantkõikumisi. Piltlikult võimaldab see ühel pool küngast asuvatel osakestel tunnelduda ilma igasuguse hoiatuseta teisele poole küngast. Pudeli analoogiat kasutades "on ainult aja küsimus, millal lükkab mõni fluktuatsioon selle ümber ja universum läheb uude vaakumisse," nentis Raidal.

Lohutuseks on lõpp vähemalt kiire ja valutu. "Vaakumi lagunemisel tuleb laine, mis võib liikuda valgusest kiiremini. See pühib meie universumi ära ja asemele tekib teine ruum," selgitas osakestefüüsik. Kuidas see täpselt välja näeb või millised füüsikaseadused seal kehtivad, teadlased ette ennustada ei oska. Küll võib praeguse universumi omaduste põhjal oletada, et uus maailmakõiksus pole sugugi nii elusõbralik.

Uued osakesed, uued tuuled
Raidal rõhutas, et ennustus põhineb teadlaste praegusel arusaamal Higgsi bosoni omadustest ning Higgsi välja ja ülejäänud maailma vahelistest vastastikmõjudest. "Kuna tegemist on väga väikese efektiga, tuleb mõõta Higgsi omadusi praegusest täpsemalt. Selles mõttes võib olla jutt maailmalõpust veidi liialdatud," laiendas osakestefüüsik.

Samuti mõjutab vaakumit oma kvantfluktuatsioonidega tugevalt kõige raskem teadaolev elementaarosake – top-kvark. Kuidas see täpselt Higgsi väljaga vastastikmõjju astub, oskavad teadlased hetkel öelda vaid arvutuste põhjal. "Sellest on vaja paremini aru saada. See on ka põhjus, miks sellega tegelevad KBFI teadlased. Kui LHC-s mõõdetud interaktsioon erineb oluliselt arvutatust, on see märk, et meil on teoreetilised probleemid," selgitas juhtivteadur.

Kui Higgsi bosoni mass oleks näiteks tegelikult 127 gigaelektronvolti ja top-kvargi mass veidi väiksem kui selle praegune kõige tõenäolisem väärtus, oleks universum täielikult stabiilne.

Samuti pole välistatud, et Suure Tuumaosakeste Põrgutiga leitakse senitundmatuid jõude või osakesi. "Kui leiaksime tumeainet, uusi Higgsi-laadseid osakesi, oskaksime meie universumi ehitust kirjeldada hoopis paremini. See võiks parandada ka meie vaakumi omadused," märkis Raidal. Tasub märkida, et KBFI teadlased olid esimeste seas, kes käisid välja idee, et universumi stabiliseerimiseks võib sobida tumeaine.

Skaala teise otsas
Kuigi Suur Tuumaosakeste Põrguti ehitati uute osakeste otsimiseks, ei välistanud osakestefüüsik võimalust, et neid põrgutiga ei leitagi. See omakorda seaks muu hulgas löögi alla idee supersümmeetriast. "Teooria puhul pole olnud kunagi küsimust, et seda pole olemas. See oleks mõneti võrreldav pohmellilaadse seisundiga," sõnas osakestefüüsik.

Populaarne teooria pakub alternatiivi standardmudelile, mis kirjeldab suurepäraselt kõiki elementaarosakesi ning nende vastastikmõjusid elektromagnetilise, nõrga ja tugeva jõuga. Muu hulgas võimaldaks see selgitada, miks on Higgsi boson sedavõrd kerge. Lisaks on standardmudelil omad nõrkused. Sellega ei saa kirjeldada gravitatsiooni ega universumi kiirenevat paisumist.

LHC-st võimsama kiirendi ehitamisse, mis füüsikutele uute osakeste leidmiseks täiendava õlekõrre annaks, Raidal maailma praeguse geopoliitilist olukorda arvestades ei usu. "Lähenemist tuleb veidi muuta ja uurida mikromaailma asemel universumit praeguses olekus. Kõige suurem ja kõige väiksem kannavad tegelikult ühte informatsiooni. Keerukam lugu on kõige vahepealsega," laiendas juhtivteadur.



JRC ehk Join Research Centre töötab küll Euroopa Komisjoni jaoks, kuid pakub ka võimalusi rahvusvahelisteks projektideks, pöörates viimasel ajal tähelepanu Põhja-Euroopale ja noortele teadlastele.

Virtuaaltuur: ERR Novaator Itaalias 2000 töötajaga teaduslinnakus

Põhja-Itaalias Ispras asuv teaduslinnak on kui riik riigis: dokumenti näitamata alale sisse ei pääse, seal olles aga on kõik vajalik olemas. Ispras asub JRC ehk Joint Research Centre'i vanim osa, milles töötavad teadlased uurivad Euroopa Liidu jaoks olulisi teemasid lagunevast tuumareaktorist autode heitgaaside, meekoostise ja küberkaitseni.

ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: