2012 წელს, როდესაც მეცნიერებმა დიდ ადრონულ კოლაიდერში მოუხელთებელი ჰიგსის ბოზონი აღმოაჩინეს, ეს დიდი საეტაპო მოვლენა იყო ნაწილაკთა ფიზიკაში. მან ფიზიკის ძალიან რთული პრობლემა გადაჭრა და მოახდინა ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტული მოდელის დადასტურება.
თუმცა, როგორც ხშირად ხდება ახალ აღმოჩენათა შემთხვევაში, ზოგიერთ კითხვას პასუხი გაეცა, მაგრამ გაჩნდა ახალი კითხვები. ჰიგსის ბოზონის შემთხვევაში ერთ-ერთი ასეთი კითხვა მის მასას ეხება. პროგნოზების მიხედვით, ის დაახლოებით სამჯერ უფრო მძიმე უნდა იყოს, ვიდრე რეალურად არის, ანუ 125 გიგაელექტრონვოლტზე სამჯერ მძიმე.
დაზუსტებით არავინ იცის, რატომ არ არის ისინი უფრო მძიმე, მაგრამ ერთმა ახალმა კვლევამ ამ საკითხს ფრიად მომაჯადოებელი ახსნა მოუძებნა. საფრანგეთის პარიზ-საკლეს უნივერსიტეტის ფიზიკოს რაფაელე ტიტო დ’ანოლოსა და CERN-ის ფიზიკოს დანიელე ტერეზის განცხადებით, ეს პრობლემა შეიძლება გადაიჭრას, თუკი დიდი აფეთქების დროს სამყარო შედგებოდა მრავალი სამყაროსგან — რასაცმულტისამყაროს (მულტივერს) უწოდებენ.
ფიზიკოსთა გაანგარიშებებმა არა მხოლოდ ჰიგსის ბოზონის მასის პრობლემა გადაჭრა, არამედ ასევე გადაჭრეს ერთი შეხედვით დაუკავშირებელი პრობლემა სტანდარტულ მოდელში: სიმეტრიის შენარჩუნება ძლიერ ურთიერთქმედებაში, რომელიც აკავშირებს ყველანაირი ნორმალური მატერიის წარმომქმნელ ელემენტარულ ნაწილაკებს.
მკვლევართა ჯგუფი მოდელი სამყაროს წარმოსახავს როგორც სამყაროთა დიდ სიმრავლეს. მულტისამყაროში შემავალ თითოეულ სამყაროში ჰიგსის ბოზონს სხვადასხვა მასა აქვს, ზოგან საკმაოდ მძიმე და ზოგან ძალიან მსუბუქი.
ამის შემდეგ, ფიზიკოსებმა გამოთვალეს, როგორ უნდა განვითარებულიყო ეს სამყაროები დროთა განმავლობაში. დაადგინეს, რომ უფრო მძიმე ჰიგსის ბოზონების მქონე სამყაროები არასტაბილური ხდება და ძალიან სწრაფად, წამის ნაწილებში კოლაფსირდება „დიდი შეკუმშვით“.
მსუბუქი ჰიგსის ბოზონის მქონე სამყაროები გადარჩა. ამ სცენარით, ჩვენი სამყარო, ანუ სადაც ჰიგსის ბოზონები მსუბუქია, სავარაუდოდ მულტისამყაროს კატასტროფული შეკუმშვის ერთადერთი გადარჩენილი წევრია.
ამ მოდელით გამოიკვეთა რაღაც უცნაური. ძლიერი ურთიერთქმედება სამყაროს ერთ-ერთი ფუნდამენტური ძალაა. ის ერთმანეთთან აკავშირებს კვარკების სახელით ცნობილ ფუნდამენტურ ნაწილაკებს პროტონებად და ნეიტრონებად, შემდეგ კი ამ პროტონებსა და ნეიტრონებს ატომის ბირთვად აკავშირებს. შესაბამისად, ის საკმაოდ მნიშვნელოვანია ყველაფრის მუდმივად არსებობისთვის.
თეორიას, რომელიც ძლიერ ურთიერთქმედებას აღწერს, კვანტურ ქრომოდინამიკას უწოდებენ. კვანტური ქრომოდინამიკის მოდელების უმეტესობის მიხედვით, ძლიერ ატომურ ურთიერთქმედებას არ ესაჭიროება, რომ შეესაბამებოდეს ე. წ. მუხტი-პარიტეტის სიმეტრიას, იგივე CP სიმეტრიას; თუმცა, რაღაც მიზეზის გამო, მაინც ასე ხდება. ამას CP ძალის პრობლემას უწოდებენ.
დ’ანოლომ და ტერეზიმ დაადგინეს, რომ სიმეტრიულ ძლიერ ურთიერთქმედებებს ასევე წვლილი შეაქვთ შეკუმშვის პრევენციაში. შესაბამისად, მსუბუქი ჰიგსის ბოზონისა და CP სიმეტრიის კომბინაციას ძლიერ ურთიერთქმედებაში, შესაძლოა, წვლილი შეჰქონდეს ჩვენი სამყაროს გრძელვადიან გადარჩენაში, მაშინ, როცა სხვები გაქრა.
რა თქმა უნდა, ეს ყველაფერი ძლიერ თეორიულია და წარმოადგენს ჰიგსის ბოზონის მასის მრავალი შესაძლოდან მხოლოდ ერთ ახსნას. თუმცა, გვთავაზობს გარკვეულ დახმარებას სამყაროს სხვა გამორჩეულ საიდუმლოთა ამოსახსნელად.
„ჩვენი მოდელი გამოირჩევა იმით, რომ არის მარტივი, ზოგადი და ერთდროულად ხსნის ერთი შეხედვით ერთმანეთთან დაუკავშირებელ ამ ორ გამოცანას. ამას გარდა, პროგნოზირებს გამორჩეულ მახასიათებლებს ექსპერიმენტების მონაცემებში, რომელთა მიზანიც არის ბნელი მატერიის ძებნა ან ელექტრული დიპოლური მომენტის ძებნა ნეიტრონებსა და სხვა ჰადრონებში“, — ამბობს ტერეზი.
ჰიგზის ბოზონის კვლევა ადვილი არ არის, რადგან მისი „სიცოცხლის“ ხანგრძლივობა დაახლოებით წამის სეპტილიონედია, შემდეგ კი შედარებით ნაკლებად მასიურ ნაწილაკებად იშლება. ფიზიკოსები ჰიგსის ბოზონის კვლევას ამ ნაკლებად მასიური ნაწილაკების კვლევით ცდილობენ, მაგრამ ეს საქმე ძლიერ შრომატევადია.
ჯგუფის თეორიის ტესტირების საშუალებას სამომავლო ექსპერიმენტული სამუშაო მოგვცემს, რადგან მათი თეორია ასევე პროგნოზირებს ახალი ნაწილაკის არსებობას. წლის ბოლოს დიდ ადრონულ კოლაიდერს კვლავ ჩართავენ; ეს ინსტრუმენტი 2019 წელს დაკეტეს განახლებების მიზნით. მომაჯადოებელია იმის წარმოდგენა, რა შედეგები შეიძლება ვიხილოთ.
კვლევა Physical Review Letters-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
