هل بوزون هيغز مسؤول عن وجود الطاقة المظلمة؟

ذكرنا في مقالنا السابق أن أحد أكبر أسرار فيزياء الجسيمات وعلم الكونيات الحالية هو سبب امتلاك الطاقة المظلمة (التي وجد أنها تهيمن على كثافة الطاقة في الكون) قيمة صغيرة جداً. هذه القيمة صغيرة للغاية، ربما أصغر بـ 120 مرتبة مما توقعناه بناء على الفيزياء الأساسية. ولم يوفق الفيزيائيون النظريون حتى اليوم في حل هذه المشكلة التي تدعى عادة بمسألة الثابت الكوني.

حالياً يقترح الفيزيائيان لورنس كراوس من جامعة ولاية أريزونا وجيمس دينت من جامعة لويزيانا لافاييت- أن بوزون هيغز الذي تم اكتشافه مؤخراً يمكن أن يوفر لنا بوابة محتملة تساعدنا في تفسير بعض سمات الطاقة المظلمة الغامضة وتساعدنا على حل مشكلة الثابت الكوني.

ففي بحثهم "آلية تأرجح هيغز كمصدر للطاقة المظلمة،" يستكشف كل من كراوس ودينت كيف يمكن لترابط صغير محتمل بين جسيم هيغز ونوع جديد محتمل من الجسيمات أن يؤدي إلى ظهور حقل ينتشر في كل مكان في الطبيعة (تماما كما ينتشر حقل هيغز) بالإضافة إلى حقل هيغز، الذي من شأنه أن يساهم في كثافة طاقية في الفراغ مناسبة تماماً لكثافة الطاقة المرصودة.من المرجح أن يكون هذا النوع الجديد من الجسيمات مرتبطا بما يسمى تقليدياً المقياس الموحد الكبير وهو مستوى طاقة أصغر بـ 16 مرتبة من حجم البروتون يمكن للقوى الثلاث في الطبيعية (الرابعة هي الجاذبية) أن تتوحد فيه في نظرية واحدة.

تبين عمليات الرصد الحالية للكون أنه يتمدد بمعدل متسارع. لكن لا يمكن تفسير هذا التمدد على حساب المادة وحدها. لذلك افترض وجود طاقة في الفراغ ينتج عنها قوة تنافر تعاكس القوة الجاذبة التي تنتجها المادة، بما في ذلك ايضا القوة الجاذبة للمادة المظلمة التي استنتج أنها تهيمن على كتلة المجرات، لكنها لا تتفاعل مباشرة مع الضوء وبالتالي يمكن تخمين وجودها من خلال تأثيرها التجاذبي فقط.

وبسبب هذه الظاهرة وما تم رصده في الكون يعتقد أن هذه الطاقة المظلمة تشكل حوالي 68.3 بالمئة من الطاقة الكلية في الكون.

أما مصدر هذه الطاقة المظلمة وسبب أن مرتبة قيمتها بعيدة جدا عن مرتبة قيمة طاقة الفراغ المستنتجة حاليا هو أمر غير مفهوم مما يجعله أحد المسائل الاساسية في فيزياء الجسيمات اليوم.

"يحقق بحثنا تقدما في أحد جوانب هذه المشكلة" يقول كراوس, "الآن بما أن بوزون هيغز قد تم اكتشافه فسيوفر ذلك لنا بوابة إلى دراسة الفيزياء بمقاييس طاقة أكبر بكثير من خلال بعض الترابطات وعمليات الدمج الممكنة مع حقول مشابهة لحقل هيغز ربما تملك تأثيرا عند هذه المقاييس، نبين في بحثنا أن أبسط عملية دمج صغيرة مرتبطة بالنسبة بين المقياس الذي تعمل فيه قوانين القوة الكهروضعيفة (القوة التي تشمل القوى الكهرومغناطيسية والنووية الضعيفة) وبين مقياس توحيد القوى الثلاث مع بعضها، تنتج مساهمة بشكل بسيط بطاقة الفراغ بمقدار مكافئ تماماً لمرتبة لطاقة المظلمة المرصودة" كما يشرح كراوس, "يبين بحثنا أن مستوى صغيرا من الطاقة يمكن على الأقل توليده طبيعياً ضمن سياق تمديد بسيط من للنموذج المعياري لفيزياء الجسيمات"

وفي حين أن ذلك يمكن أن يعتبر تقدما محتملا لفهم منشأ الطاقة المظلمة فيقول كراوس أن النموذج الذي انشأوه في البحث هو فقط خطوة واحدة تجاه حل لغز الطاقة المظلمة.

ويقول كراوس السؤال الأعمق في سبب عدم مساهمة التأثيرات الكمومية بشكل أكبر في طاقة الفراغ لايزال غير محلولا.

حقوق الصورة: Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology

المصدر: هنا