Призрачни частици могат да обяснят защо гравитацията е толкова слаба

Призрачни частици изпълват нашата Вселена. Нова теория твърди, че космосът е пълен с невидими семейства частици, които не взаимодействат помежду си и този модел може да обясни защо гравитацията е толкова изклюцително слаба сила, съобщава NewScientist.

Резултатите от изследването на този нов модел, наречен "NNaturalness" са достъпни на arXiv.org.

Основната идея е, че има N копия от Стандартния модел, като N е голямо число. В случая се разглежда N = 10¹⁶.

Идеята е алтернатива на суперсиметрията, една теория, в която на всяка известна частица има по-тежък партньор. Но никакви суперчастици не са наблюдавани в Големия адронен колайдер, въпреки годините търсене.

Може би това е така, защото ние не се нуждаем само от един набор частици-партньори, а много такива, заяви Нима Аркани-Хамед (Nima Arkani-Hamed) от Принстънския университет.

"Идеята е малко дива", признава Тим Коен (Tim Cohen) от Университета на Орегон в Юджийн, съавтор на новата теория. "Липсата на нова физика в LHC (Големия адронен колайдер) ни мотивира вместо да въведем само няколко нови частици, да въведем 10 ¹⁶ нови частици."

Според авторите след Големия взрив, цялата енергия на Вселената е била заключена под формата на един-единствен вид частица. Тази хипотетична частица те нарекли рехеатон. След това, тъй като частиците винаги се стремят да се разпаднат на нещо по-малко енергийно, рехеатонът се разпада на по-малки частици - тези, които изграждат Вселената днес. И преди тя да стане по-студена, а глобалната й геометрия - плоска, тази частица се разпаднала на много други.

Авторите въвеждат много копия на добре познатия ни Стандартен модел на елементарните частици. Тези семейства частици съществуват редом, но не взаимодействат едни с други. Всяко семейство има едни и същи видове частици, но малко по-различна маса за своя Хигс бозон. Тъй като полето на Хигс дава маса на други частици, то различна му маса води до големи различия в това как частиците в групата взаимодействат помежду си гравитационно.

Екстремни семейства

Ако Вселената е пълна с частици от семейства с много тежка или нулева маса на Хигс бозона, тогава гравитацията между частиците ще бъде или твърде силна или твърде слаба, за да се образуват атоми. Само едно семейство ще има Хигс бозон просто достатъчно лек, за да позволи формирането на планети и живот - нещо като "зона на обитаемост" при гравитацията.

Нашата Вселена има Стандартен модел частици, който има най-леката възможна различна от нула маса на Хигс, заради което съществува нашият свят такъв, какъвто го познаваме.

Това е стъпка към решаване на проблема на слабата гравитация. Следващата стъпка идва от наблюдението на екипа, че уравнението за гравитацията между частиците може да се прецизира чрез коригиране на броя на семействата частици.

Екипът изчислява, че бройка от около 10 ¹⁶ семейства частици води до по-малка стойност за силата на гравитацията. Ако се комбинират ефектът на голям брой частици в уравнението на гравитацията и рехеатоми, благоприятстващи леки Хигс бозони, може да се получи гравитация достатъчно слаба, за да се играе баскетбол вместо да се колапсира в сингулярност, казва Коен.

^{Нима Аркани-Хамед. Източник: Béatrice de Géa/Quanta Magazine}

Бръсначът на Окам

Някои физици са скептични по отношение на тази нова теория. Да приемем, че има огромен брой класове частици не е привлекателно решение, коментира Питър Войт (Peter Woit) от Колумбийския университет в Ню Йорк. "Това е огромно нарушение на принципа на Бръснача на Окам", казва той.

"Това не е лоша идея - всъщност, това е доста умна идея за това как може да работят нещата", заяви Мат Щраслер (Matt Strassler) от Харвардския университет. "Но математиката, която се използва, за да се придаде съдържание на идеята е доста скалъпена. Надяваме се, че моделът може да се подобри", добавя той.

Пади Фокс (Paddy Fox) от Лабораторията Ферми отбелязва, че тази теория може да се провери в рамките на следващите 10 години. Няколко частици от комплектите с малко по-тежки Хигс бозони може да бъдат произведени. Можем да видим тези призрачни семейства частици, изпълващи Вселената чрез техните ефекти върху космическия микровълнов фон - остатъчната радиацията от раждането на Вселената.

"Възможността да се види такъв отпечатък в следващия кръг на експерименти е вълнуваща", коментира Фокс.

Това означава, че търсенето на нови частици би могло да се пренесе от подземните ускорители и в астрономията, казва Коен. 

Още по темата

02/08/2016

Физика

В теорията на Айнщайн се намери антигравитация

11/07/2016

Физика

Проучване показва как Вселената е възникнала от предишен колапс

29/06/2016

Космос

Какво е бъдещето на Вселената?

17/07/2016

Космос

Историята на живота на Вселената