Maailmankaikkeus voi olla sittenkin syklinen

Piirros Kari A. Kuure.

Kosmologit ovat melkein hylänneet ajatuksen syklisestä maailmankaikkeudesta. Sen perinteinen muoto alkuräjähtävästä ja viimein loppurysäykseen päättyvästä ja uudelleen alkuräjähtävästä maailmankaikkeudesta on hiukkasfysiikan kannalta erittäin moniongelmainen. Näiden ongelmien ja kiihtyvästi laajenevan maailmankaikkeuden vuoksi ajatus on mitä suurimmassa määrin hylätty.

Higgsin kaltaisen hiukkasen löytyminen Cernissä viime vuonna on kuitenkin saanut tohtori Joseph Lykken (Fermi National Accelerator Laboratory) tutkimusryhmineen toisiin ajatuksiin. Maailmankaikkeus voi olla sittenkin syklinen ja nykyinen korvautua uudella ilman, että koetaan loppurysähdystä.

Nykyisen käsityksen mukaan maailmankaikkeuden aine ei ole ikuista vaan katoaa joskus 10³⁰–10⁴⁰ vuoden kuluttua. Tämä jälkeen maailmakaikkeudessa olisi jäljellä vain mustia aukkoja, joista suurimmatkin katoavat noin 10¹⁰⁰ vuoden kuluessa. Mustien aukkojen häviämisen selittyy Hawkingin säteilyllä ja se puolestaan johtuu vakuumissa tapahtuvasta fluktuaattiosta.

Lykken teorian mukaan fluktuaation synnyttäneet virtuaalihiukkaset jättävät vakuumiin energiatilaltaan matalamman kuplan, joka aineettomassa maailmankaikkeudessa voi lähteä laajenemaan valonnopeudella. Laajeneminen ”lakaisee” kaiken entisen pois tieltään (myös tilan ja ajan) sekä synnyttää uuden alkuräjähtävän maailmakaikkeuden.

Edellä kerrottu saattaa tuntua yksinkertaiselta. Jotta matalaenergisen vakuumin kuplan räjähtävä laajeneminen voisi olla mahdollista, vakuumilla pitää olla tiettyjä ominaisuuksia. Tässä tulee Higgsin hiukkanen kuvaan mukaan, sillä jos sen massa on kriittinen, vakuumikuplan laajeneminen uudeksi maailmankaikkeudeksi olisi mahdollista. Jos taas massa ei ole lähelläkään kriittistä arvoa, virtuaalihiukkaset tuhoavat toisensa (kun ovat toistensa antihiukkasia ja tekevät sitä nykyisessä materiaa sisältävässä maailmankaikkeudessa) ja vakuumin matalaenerginen kuoppa katoaa.

Teorian mukaan Higgsin hiukkasen massa voi olla mitä tahansa 114 ja useiden satojen GeV välillä. CERNissä tehtyjen törmäyskokeiden jälkeen Higsin kaltaisen hiukkasen massa näyttäisi olevan 126 GeV, mikä arvo on juuri oikea kriittinen massa. CERNissä hiukkanen on havaittu kahdella ilmaisimella, mutta jatkotutkimuksia tarvitaan hiukkasen laadun ja massan määrittämiseksi vielä suuremmalla tarkkuudella.

Hiukkastörmäytin (LHC) on nyt huollossa parin vuoden aikana ja se otetaan uudelleen käyttöön vuoden 2015 aikana. Luonnollisesti itse törmäyskokeeseen kuluu vielä jokin aika ja sen jälkeen analyysivaihe ottaa vielä lisää aikaa. Joskus vuoden 2020 tietämillä on sitten lupa odotella uusia tuloksia ja ennen kaikkea tietoa siitä, että onko nyt havaittu Higgsin kaltainen hiukkanen todella Higgsin hiukkanen ja mikä on sen tarkka massa?