Credit: Creative Commons
Het heelal bestaat inmiddels al zo’n 5.037.000.000.001 dagen, zeg 13,8 miljard jaar. Tuur je het heelal in dat lijkt alles stabiel te zijn, behalve dat er op kleinere schaal van alles evolueert, explodeert, implodeert en aan z’n einde komt. Toch zou het zo kunnen zijn dat die stabiliteit van het heelal schijn is, dat we in een soort van kritieke fase zitten en dat heeft alles te maken met het Higgs veld en met de manifestatie daarvan, het bekende Higgs-deeltje. Ik heb er eerder al over geblogd – zie deze en deze blogs onder andere – en het komt er op neer dat we theoretisch een metastabiel in plaats van een stabiel heelal hebben, dat wil zeggen dat het vacuüm niet stabiel in z’n grondstaat zit – z’n echte vacuüm – maar in een lokaal minimum, een staat met een iets hogere energie dan de grondstaat (zie afbeelding hierboven). In die toestand van metastabiliteit zou het heelal al snel na de oerknal terecht zijn gekomen. Zou het Higgsveld door de één of andere oorzaak toch in een lagere energietoestand belanden dan zou dat konsekwenties hebben voor de natuurwetten ter plekke. De massa van het elektron zou bijvoorbeeld anders worden en zijn interactie met protonen en neutronen zou ook anders worden. Die veranderde toestand zou in bellen groeien, een faseovergang die vergelijkbaar is met bijvoorbeeld water dat verandert in ijs. Zou zo’n uitdijende bel de aarde bereiken dan is het gedaan, de heersende fysica wordt totaal anders en het heelal zoals we dat kennen is er dan niet meer.
Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI
Recent hebben Lucien Heurtier en zijn collega’s over dat schrikbeeld berekeningen gedaan en de uitkomsten zijn geruststellend. De energietoestand van het Higgsveld fluctueert zoals de wetten van de kwantummechanika dat voorschrijven. Die fluctuatie is echter zo klein dat het biljoenen jaren zal duren voordat één zo’n fluctuatie groot genoeg is om het Higgsveld in een lagere energietoestand te krijgen. Maar wat nou als er een externe energiebron is, die sterk genoeg is om die benodigde energie te leveren, een zeer sterk zwaartekrachtveld bijvoorbeeld of een zeer heet plasma? De oerknal zelf zou die energie kunnen leveren, maar de thermische effecten die toen optraden lijken het Higgsveld toen in het gareel te hebben gehouden. Maar er is één object wat toch kan zorgen voor zo’n toevoer van energie, zodat het Higgsveld in een lagere energietoestand terecht komt: een primordiaal zwart gat, eentje die ontstaat in de extreme omstandigheden van de oerknal. Die hypothetische zwarte gaten kunnen heel licht zijn (circa een gram) tot heel zwaar (de massa van een planetoïde of maan). Zoals Stephen Hawking al in 1974 liet zien kunnen zwarte gaten verdampen en daarbij geldt dat hoe lichter des te heter te zijn. Zwarte gaten met een massa minder dan een paar miljard gram zouden inmiddels al verdampt moeten zijn.
Artistieke impressie primordiale zwarte gaten. Credits; Leiden Institute of Physics
Als zo’n primordiaal zwart gat op het laatste moment compleet verdampt ontstaat er plaatselijk een soort van hot spot en de energie die daarbij vrijkomt zou genoeg moeten zijn om lokaal het Higgsveld in een lagere toestand te brengen en daarmee een uitdijende bel te creeëren van andere fysica. Maar als dat bij alle primordiale zwarte gaten is gebeurd die licht genoeg zijn dan zou het heelal vol met die lokale bellen zijn en zou het heelal zoals wij dat kennen er helemaal niet meer moeten zijn. En toch zijn we er, dus wat is er dan gebeurd? Da’s waar Heurtier en zijn collega’s naar gekeken hebben. Volgens hen zijn er twee mogelijkheden: primordiale zwarte gaten bestaan helemaal helemaal niet. En als ze toch wel bestaan dan moet er iets zijn wat verhinderd dat het Higgsveld door nabije verdampende zwarte gaten een faseovergang ondergaan en in een groeiende bel met andere fysica terechtkomen.
Meer daarover vind je in het vakartikel van Louis Hamaide et al, Primordial Black Holes Are True Vacuum Nurseries, arXiv (2023).
Bron: Phys.org.
Ik denk dat je aantal dagen een factor 10 groter moet , ofwel je bent een nulletje vergeten. Met groet.
Oh ja dat zou best kunnen kloppen. Ik zal het zo aanpassen. Plus 1 dag dan, want we zijn weer een dag verder. Bedankt!