4月2日报道,哈佛大学研究人员发表理论称:称作“上帝粒子”的希格斯玻色子与黑洞之间会发生相互作用,这将引起希格斯玻色子的质量改变,并引发整个宇宙的毁灭进程。更让人感到恐慌的是,这种碰撞可能在宇宙的某一遥远的角落早已发生,而其碰撞的光目前还没有传播到地球,当人类发现时可能已为时已晚。
物理学家们以前就曾指出,基本粒子既能够组成宇宙万物,某天也会造成它们的毁灭。专家们表示我们的宇宙可能会与称作“上帝粒子”的希格斯玻色子、产生的负能量泡沫相碰撞而突然毁灭。
我们不断膨胀的宇宙将会逐渐消亡,这是被粒子物理标准模型所预言的。来自其中的暗能量的迫力推动宇宙加速膨胀,直到一切变成冰冷,平淡的混沌态。
但是最新一项研究表明宇宙会在10^139年之后爆炸终结,而不是渐渐混沌。这对我们所有存在的生命体来说是颇富戏剧性的结局,但更糟糕的是这个过程可能与黑洞的一次交手中早已开始。
来自哈佛大学的研究人员通过研究粒子的质量和相互作用原理,得出这个令人惊奇的发现。关于希格斯玻色子质量的理论在20世纪70年代首次提出,于2012年经过用125千兆电子伏特的大型强子对撞机检测到其真实存在。
然而,由于量子物理中夸克的存在,使得物质的质量不会一直不变。专家发表理论称希格斯玻色子的质量可能有一天会改变,如果这出现在构成万物质量的量子粒子中,将会切断生命得以维持的进程。这将导致产生出不断扩大的负能量泡沫,在那里我们所知道所有物理定律完全消失。这个泡沫将不断扩大,直到覆盖整个宇宙。
该图形展示了希格斯玻色子如何崩溃的过程
希格斯玻色子是什么,它有什么用呢?
希格斯玻色子是粒子物理标准模型中的基本粒子,它赋予物质质量,如果没有它,那么宇宙将是寒冷,黑暗和死气沉沉的一片。因为它具有根本性的重要意义,希格斯玻色子被称作“上帝粒子”。
大型强子对撞机
希格斯玻色子是宇宙的最基础的组成成分,直到20世纪60年代才被英国物理学家彼得希格斯预测到它的存在。2012年,物理标准模型的一个巨大缺口终于在这一年填补了,大型强子对撞机中心的科学家们历史性地宣布发现了与这一粒子性质刚好吻合的粒子。欧洲核子研究中心后来也证实该发现确实是希格斯玻色子粒子,该中心专门负责运行管理大型强子对撞机,这是一个横跨法国和瑞士边境的巨大的粒子加速器。
对于这个泡沫理论的假设能提高我们的警惕,暗能量形成的泡沫墙正在以光速向我们逼近,但我们却永远看不到它的到来。尽管这看上去似乎遥不可及,但数学理论上来说,标准模型的理论空缺存在发生这种演变的可能性。我们目前的认知还不足以解释暗物质或者暗能量的运行机制,而两者都是用来解释宇宙运转理论上所需的作用力和粒子。还有一些尝试填补这些空白的理论提出宇宙将会随着时间无限扩大,看不到尽头。
量子粒子形态
那到底什么是粒子物理标准模型呢?
自从20世纪30年代以来,成千上万的物理学家们做出的理论和发现极大了促进了对于物质基本结构的认识。自此,宇宙万物被发现都是由称作基本粒子的基础架构组成的,即四种基本相互作用力。而粒子物理标准模型很好地解释了关于这些粒子和其中三大作用力是怎样相互联系的。
我们周围的所有物质都是由基本粒子这些基础架构组成的。这些粒子主要以两种基本类型存在,分别为夸克和轻子,每种类型各自组成六种粒子,它们一般成双或成代地出现。宇宙中所有的稳定物质都是由粒子组成,这些粒子又都来源于第一代,任何较重的粒子都会迅速衰变到下一个稳定的级别。
宇宙中还有四种基本力在起作用,它们分别是强相互作用力,弱相互作用力,电磁相互作用力和引力。它们作用于不同的范围并有着各自的优势。引力是其中最微弱的,但它的作用范围无限。电磁力也有无限的作用范围但它比引力要强许多倍。强相互作用和弱相互作用只有在十分短的范围内才有效,而且只在亚原子这一级别的粒子中才占主导作用。
标准模型里面包含着电磁相互作用力,强相互作用力和弱相互作用力以及这三种力所承载的粒子,该模型也很好地解释了这几种力是怎样作用于所有的物质粒子。但是,我们日常生活中最熟悉的作用力—引力却不包含在标准模型里面,而如果将引力纳入这一框架中的话,将是十分困难的挑战。
一位专家却认为,宇宙更可能会以毁灭终结,只需一个黑洞就足以引发这一过程。黑洞物质结构十分紧密,它们的引力强大到任何形式的辐射甚至连光都不能从中逃逸。它们作为强大的引力源,吸食周围的尘埃和气体。超大质量黑洞的巨大引力被认为是促使星系中恒星围绕其运转的动力,而微小黑洞周围的时空弯曲可能会导致希格斯玻色子的崩溃。如果这个情况发生的话,我们很可能永远不会知道,而到我们知道时为时已晚。
我们从地球上可以看到的宇宙只是来自于我们的太阳系或者银河系中很小的一部分。我们可以观测到宇宙中距离我们138亿光年远的范围,但是基于大爆炸以来的宇宙膨胀的数据计算,我们可观测到的宇宙是一个大约92亿光年大小的球体。但也有人员认为宇宙是无穷大的。
所有这些都意味着在希格斯玻色子很有可能在其光线到达地球之前,就已经发生了崩溃。我们都知道,崩溃早已发生,我们只是距离太远,光线还没有传播到地球而已。但是当光线到达的时候,那已经为时已晚。
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