引力拯救了大爆炸后的宇宙

宇宙大爆炸之后到底发生了什么,为何它能存在下去,我们是否需要新的物理学理论对此进行解释?欧洲物理学家的新研究或许可以给上述问题一个简单的答案:无需新理论,希格斯粒子和引力的相互作用“救”了宇宙。相关论文发表在《物理评论快报》上。

2012年被欧核中心发现的希格斯玻色子被认为能够赋予一切粒子质量;相关研究推测希格斯粒子的产生在早期宇宙加速膨胀阶段可能导致宇宙的不稳定甚至解体。

科研人员一直在努力探究为何这一情形没有发生,一些理论认为一定有一些新的帮助解释宇宙起源的物理现象未被发现。伦敦帝国理工学院、哥本哈根和赫尔辛基大学的物理学家则认为,其实有一种更简单的解释。

该研究小组认为时空曲率——其产生了引力——提供了宇宙所需的稳定,帮助其撑过了宇宙爆炸之初的膨胀期。据物理学家组织网11月18日报道,该小组考察了希格斯粒子和引力之间的相互作用,并考虑到它如何随能量而变化。他们发现,即使是微小的相互作用也足够让宇宙稳定下来而不至于崩塌。

粒子物理学的标准模型解释了基本粒子及其相互作用,但它至今无法为宇宙大爆炸之后并没崩塌给出答案。伦敦帝国理工学院物理学教授阿图·拉杨蒂耶说:“我们的研究审视了标准模型中最后一个未知参数——希格斯粒子和引力间的相互作用。这一参数无法在粒子加速器试验中得到测量,但它对宇宙膨胀期间希格斯粒子的不稳定性有很大影响。即使是一个相对较小的值也足以解释宇宙为何挺过了大爆炸,而无需任何新的物理学理论。”

研究小组的下一步计划是用宇宙学观测在更细节层面研究这种相互作用,并解释其对早期宇宙的发展究竟有什么影响。而且,他们将利用正在或将要进行的欧洲空间局测量宇宙微波背景辐射和引力波的探测任务数据。

“我们的目标是用宇宙学数据来测量引力与希格斯场间的相互作用。”拉杨蒂耶教授说,“如果我们能够做到,那么我们就提供了标准模型欠缺的最后一个数字,离回答‘宇宙如何诞生’的基本问题更进一步。”