Лоуренс Краусс - Таємниці походження всесвіту

Допитливий читач міг звернути увагу, що всі ці обговорення стосуються нових можливих скалярних полів у природі. А що ж там із полем Стандартної моделі Хіггса? Чи може воно відігравати якусь роль у всьому цьому поточному космічному шарварку? Чи може поле Хіггса містити енергію та нести відповідальність за роздуття на початку всесвіту чи нині? Чи може поле Хіггса перебувати не в кінцевому своєму основному стані й чи чекає на нього ще один перехід, який іще раз змінить конфігурацію електрослабкої сили й маси частинок Стандартної моделі?

Гарні запитання. І відповіді на них усі однакові: ми не знаємо.

Це не завадило деяким теоретикам розмірковувати щодо такого варіанта. Мій улюблений приклад (улюблений не тому, що він кращий за інші, а тому, що це міркування належить мені й моєму колезі Джеймсу Денту й сформулювали ми його невдовзі після відкриття бозона Хіггса) полягає в тому, що, можливо, поле Хіггса все-таки відіграє роль у спостережуваному космічному розширенні. Як зазначають деякі автори, існування фонового польового конденсату й частинок, з яких він складається, може слугувати унікальним вікном, або «порталом», який може надати неочікувану сприйнятливість існуванню в природі інших БХ-подібних полів незалежно від того, наскільки слабкими можуть бути їхні безпосередні прив’язки до частинок, спостережуваних у рамках Стандартної моделі.

Якщо бозон Хіггса та інші БХ-подібні частинки існують як варіант у масштабі теорії Великого об’єднання, тоді фізичний бозон Хіггса – та сама частинка, відкрита в ЦЕРН, – може бути деякою сумішшю бозона Хіггса слабкої взаємодії та іншої БХ-подібної частинки (тут ми відштовхуємося від фізики нейтрино, у якій аналогічний феномен відіграє ключову роль у розумінні, наприклад, поведінки нейтрино, випущених у ході ядерних реакцій на Сонці та зафіксованих на Землі). У такому разі можна твердити, що, принаймні коли поле частинок Хіггса слабкої взаємодії сконденсується в порожньому просторі, це може стимулювати конденсацію іншого БХ-подібного поля з властивостями, які дозволять їй зберігати точно таку кількість енергії, яка пояснила б спостережуване сьогодні роздуття всесвіту. Необхідна для цього математика вельми силувана, і модель потворна. Утім, хто його зна? Можливо, вона потворна тому, що ми ще не знайшли правильної схеми, у яку її вбудувати.

Проте цей сценарій усе ж варто згадати не лише заради красного слівця через одну привабливу рису. У цій картині енергія, яку несе друге поле і яка спричиняє вимірюване нині прискорене розширення всесвіту, скоріш за все, урешті-решт вивільниться в результаті нового фазового переходу до справжнього основного стану всесвіту. Завдяки тому, що це нове поле може слабко прив’язуватися до всіх спостережуваних частинок, цей перехід, на відміну від багатьох інших варіантів майбутніх можливих фазових переходів у нашому всесвіті, не призведе до зміни спостережуваних властивостей жодної відомої частинки природи на скільки-небудь помітну величину. Тож плюсом цієї моделі є те, що, якщо вона правильна, відомий нам усесвіт може вижити.

Проте святкувати було б передчасно. Незалежно від подібних міркувань відкриття бозона Хіггса викликало до життя привид значно менш оптимістичного варіанта. Тоді як майбутнє, у якому спостережуване прискорення всесвіту триває вічно, є жалюгідним майбутнім для життя й здатності продовжувати зондувати всесвіт (оскільки кінець кінцем усі галактики, які ми наразі спостерігаємо, віддаляться від нас зі швидкістю, більшою за швидкість світла, і зникнуть із нашого обрію, залишивши всесвіт холодним, темним і значною мірою порожнім), майбутнє, яке може постати внаслідок існування поля Хіггса з масою в 125 мас протона, може бути набагато гіршим.

Якщо на мить припустити, що на вищих енергіях Стандартна модель не доповнюється купою нових речей, то обрахунки показують, що за маси бозона Хіггса, яка збігається з допустимим діапазоном для спостережуваного БХ, наявний конденсат поля Хіггса балансує на самому краєчку нестабільності й може змінити своє поточне значення на зовсім інше, що асоціюється з більш низькоенергетичним станом.

Якщо такий перехід відбудеться, звична матерія, як ми її знаємо, змінить форму, і галактики, зірки, планети та люди, радше за все, щезнуть, наче той крижаний кристал теплого сонячного ранку.

Для любителів жахів було запропоновано ще один, іще страшніший варіант. Не виключене існування нестабільності, яка спричинить необмежене зростання величини поля Хіггса. Унаслідок цього зростання енергія, що міститься в еволюційному полі Хіггса, може стати від’ємною. Це може спричинити колапс усього всесвіту в ході катастрофічного дзеркального відображення Великого вибуху – Великого розчавлення. На щастя, дані свідчать не на користь такого варіанта, яким би поетичним він не виглядав.