سناریوی چندجهانی جدید می‌تواند ویژگی عجیب بوزون هیگز را توضیح دهد!!

هنگامی که محققان برخورد دهنده بزرگ هادرونی ذره دست نیافتنی هیگز را در سال 2012 کشف کردند، نقطه عطفی برای فیزیک ذرات بود. این امر یک مشکل بسیار اساسی را حل کرد و به مدل استاندارد فیزیک ذرات اعتبار داد.

اما همانطور که اغلب در مورد اکتشافات جدید اتفاق می‌افتد، در حالی که به برخی از سؤالات به طور منظم پاسخ داده شد، برخی دیگر مطرح شدند و برای بوزون هیگز، یکی از این سوالات جرم آن است. طبق پیش‌بینی‌ها، این ذره باید حدوداً سه برابر سنگین‌تر از ۱۲۵ گیگاالکترون ولت باشد.

ما مطمئن نیستیم که چرا سنگین‌تر نیست، اما یک مقاله جدید راه‌حل جالبی را ارائه می‌کند. به گفته فیزیکدانان رافائله تیتو دی آگنولو از دانشگاه پاریس ساکلی در فرانسه و دانیله ترسی از سرن، مشکل را می‌توان حل کرد اگر در زمان انفجار بزرگ، کیهان متشکل از جهان‌های زیاد چندجهانی باشد.

محاسبات فیزیکدانان نه تنها جرم بوزون هیگز را حل می‌کند، بلکه یک مسئله به ظاهر نامرتبط را در مدل استاندارد حل می‌کند: حفظ تقارن در نیروی قوی که ذرات بنیادی را که تمام ماده عادی را تشکیل می‌دهند، به هم متصل می‌کند.

مدل این تیم، کیهان را به عنوان انبوهی از جهانها شروع می‌کند. هر جهان در این چندجهانی دارای جرم متفاوتی برای بوزون هیگز است (برخی بسیار سنگین و برخی بسیار سبک).

سپس، فیزیکدانان محاسبه کردند که چگونه این جهانها در طول زمان تکامل می‌یابند. آنها دریافتند که جهان‌هایی با بوزون‌های هیگز سنگین‌تر، ناپایدار شدند و در کسری از ثانیه خیلی سریع فرو ریختند.

جهان‌هایی با بوزون‌های سبکتر هیگز زنده ماندند. تحت این سناریو، کیهان ما شاید تنها بازمانده سقوط فاجعه بار چندجهانی با یک بوزون هیگز بسیار سبک ظاهر شد.

تحت این مدل، چیز عجیبی پدیدار شد. نیروی قوی یکی از نیروهای بنیادی کیهان است. این ذرات بنیادی به نام کوارکها را به پروتون و نوترون متصل می‌کند و سپس آن پروتون‌ها و نوترونها را به هسته‌های اتمی متصل می‌کند. بنابراین برای ادامه وجود، همه چیز بسیار مهم است.

نظریه‌ای که نیروی قوی را توصیف می‌کند، کرومودینامیک کوانتومی نامیده می‌شود. در اکثر مدل‌های کرومودینامیک کوانتومی، نیروهای اتمی قوی نیازی به مطابقت با چیزی به نام تقارن برابری بار یا تقارن CP ندارند. با این حال به دلایلی، آنها اینکار را انجام می‌دهند. این امر  به عنوان مشکل CP قوی شناخته می‌شود.

دی آنگنولو و ترسی دریافتند که فعل و انفعالات قوی متقارن نیز به جلوگیری از نابودی کمک می‌کند. بنابراین، ترکیبی از بوزون هیگز سبک و تقارن CP در نیروی قوی می‌توانست به بقای طولانی‌مدت کیهان ما کمک کند، زمانی که دیگران در چشم هم زدنی نابود شدند.

البته همه اینها بصورت تئوری است و این تنها یکی از بسیاری از توضیحات ممکن برای جرم بوزون هیگز است. اما راههای اکتشاف را برای کمک به حل برخی از اسرار برجسته دیگر جهان ما ارائه می‌دهد.

ترزی گفت: «مدل ما متمایز، ساده، عمومی است و این دو معما به ظاهر نامرتبط را به طور همزمان حل می‌کند و ویژگی‌های متمایز را در داده‌های آزمایش‌هایی پیش‌بینی می‌کند که هدفشان جستجوی ماده تاریک یا گشتاور دوقطبی الکتریکی در نوترون و سایر هادرون‌ها است.»

کاوش در بوزون هیگز کار آسانی نیست زیرا طول عمر آن در حدود یک سپتیلیوم ثانیه قبل از تجزیه به ذرات کم جرم است. فیزیکدانان به دنبال درک بوزون هیگز در مطالعه این ذرات کم جرم هستند، اما این کار پر زحمت است.

کار آزمایشی آینده باید اجازه آزمایش نظریه تیم را بدهد زیرا کار آنها وجود ذره جدیدی را نیز پیش‌بینی می‌کرد. برخورد دهنده بزرگ هادرونی پس از تعطیل شدن در آغاز سال 2019 برای ارتقاء، قرار است دوباره در اواخر امسال فعال شود. دیدن آنچه ظاهر می‌شود بسیار جذاب خواهد بود.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Mind-Bending New Multiverse Scenario Could Explain a Strange Higgs Boson Feature

MICHELLE STARR 4 FEBRUARY 2022

https://www.sciencealert.com/the-existence-of-a-multiverse-might-explain-why-the-higgs-boson-is-so-small