Слухи о смерти Вселенной сильно преувеличены

Рис. 1. Стабильность хиггсовского потенциала в зависимости от массы бозона Хиггса (по горизонтали) и массы топ-кварка (по вертикали)

Рис. 1. Стабильность хиггсовского потенциала в зависимости от массы бозона Хиггса (по горизонтали) и массы топ-кварка (по вертикали). Красная область — нестабильный потенциал (время до распада порядка или меньше 10 млрд лет), желтая область — метастабильность (время до распада на много порядков превышает нынешний возраст Вселенной), зеленая область — полная стабильность. Числа показывают энергетический масштаб в ГэВ, до которого потенциал остается стабильным. Все расчеты верны только в отсутствие Новой физики. Изображение из статьи arXiv:1205.6497

На днях по российским СМИ прокатилась очередная околонаучная «страшилка». Новость, перепечатанная в сотне изданий, рубила наповал: мол, вычисления американского физика Джозефа Ликкена показывают, что хиггсовский бозон станет ни много ни мало причиной смерти нашей Вселенной. Занятно, что СМИ даже не особо упражнялись в выдумывании заголовков, ведь фраза «Бозон Хиггса станет причиной гибели Вселенной» уже звучит достаточно «прожарено» для большинства СМИ.

Перефразируя знаменитую фразу Марка Твена, можно сказать, что слухи о смерти Вселенной сильно преувеличены. Вот описание реального положения дел (комментарии к самим новостям СМИ для краткости опустим).

1. Сам по себе факт, что в некоторых теориях элементарных частиц бывает несколько разных вакуумов, известен более полувека, еще с тех пор, как физики начали серьезно изучать спонтанное нарушение симметрии в теории поля. Обычный хиггсовский механизм — это, кстати, тоже результат того, что вакуумы бывают разные.

«Вакуум» в квантовой теории поля — это не пустота, а просто энергетически выгодное состояние всех полей. В теориях со сложно взаимодействующими полями таких состояний может быть несколько. Одно из них самое устойчивое, остальные — устойчивы только для не слишком больших воздействий. Такие «не самые устойчивые» вакуумы (ложные вакуумы) нестабильны. При очень сильном воздействии они разрушаются, и Вселенная тогда испытывает фазовый переход из ложного в истинный вакуум. Однако в принципе Вселенная может долго находиться в состоянии с ложным вакуумом, примерно так же, как и переохлажденная вода может долго находиться в жидком состоянии даже ниже номинальной точки замерзания — в таком случае говорят про метастабильный вакуум.

Есть простая повседневная аналогия этой ситуация. Упавшее на пол тело, попрыгав немного, замрет и останется лежать на полу. «Неподвижно лежать на полу» — это состояние с наименьшей энергией для тела, этот как бы «вакуум возмущений» этого тела. В многоэтажном доме этих состояний будет много — тело может устойчиво лежать на полу на любом этаже. Однако при очень сильном внешнем воздействии (например, землетрясении, разрушившем дом), состояние покоя на верхних этажах будет неустойчивым, и тело рухнет вниз вместе с перекрытиями — произойдет переход из «ложного» вакуума в «истинный».

2. То, что в хиггсовском вакууме Стандартной модели в принципе может иметь место такая ситуация, тоже известно давным-давно. Подчеркнем — не «имеет место», а «в принципе может иметь место», в зависимости от того, какова сила взаимодействия хиггсовского поля с самим собой (то есть какова масса бозона Хиггса).

Это совершенно стандартный факт, который упоминается в любом вводном курсе про свойства хиггсовского бозона. Только подается он не в виде «Мы все умрем!», а в виде: «Масса стандартного хиггсовского бозона не может быть меньше примерно 110 ГэВ, иначе бы нынешний вакуум был бы слишком нестабильный и давно бы развалился». Заметьте, это не предсказание о судьбе Вселенной, которое зависит от слишком многих неизвестных сейчас вещей, а просто ограничение на параметры теории.

3. Поскольку сейчас масса бозона Хиггса известна, можно спросить: чему она соответствует? Вот на этот вопрос пока точного ответа дать нельзя — нынешние измерения массы бозона Хиггса и массы топ-кварка пока что недостаточно точны для этого (топ-кварк как раз играет роль дестабилизатора хиггсовского поля). В пределах экспериментальных погрешностей лежат ситуации от «полностью стабильной» до «чуть-чуть нестабильной» (см. рис. 1).

Эти слова — не просто обороты речи, а имеют определенный четкий смысл. «Полностью стабильный» хиггсовский потенциал означает, что он стабилен не только в спокойном состоянии, но даже и при любом воздействии вплоть до планковских энергий (что происходит за планковскими энергиями, современная физика просто не знает). «Чуть-чуть нестабильный» означает, что он остается стабильным вплоть до очень больших энергий порядка 1010 ГэВ, которые на много порядков превосходят возможности коллайдеров.

Сейчас оценивается, что «водораздел» между полностью стабильным и не вполне стабильным вариантами проходит при массе бозона Хиггса 129 ± 6 ГэВ. Измеренное на сегодня значение в этот интервал попадает. Поэтому какой из этих вариантов правильный, можно будет узнать, лишь уточнив массу бозона Хиггса и топ-кварка.

Вообще говоря, изучению этого вопроса было посвящено несколько подробных статей в последние полтора года, по мере того как в данных LHC начал проступать хиггсовский сигнал (наиболее заметные работы arXiv:1112.3022, arXiv:1205.2893, arXiv:1205.6497, arXiv:1207.0980). Эта тема сейчас изучена вдоль и поперек, так что новые выводы, повторимся, тут можно сделать только после объявления новых данных. Трудно понять, какие новые вычисления мог бы предъявить Дж. Ликкен (его расчеты лишь докладывались на конференции и пока что недоступны даже в виде препринта).

4. Предположим, тем не менее, что будущие измерения покажут, что ситуация является «чуть-чуть нестабильной». Казалось бы, это потенциально опасно — ведь если хоть где-то во Вселенной (например, на супер-ускорителе какой-нибудь сверхцивилизации в иной галактике) случится достаточно сильная энергетическая флуктуация, это может привести к рождению «пузырька истинного вакуума», который, расширяясь, разрушит Вселенную.

Ключевая ошибка СМИ состояла в том, что этот вывод в них описывался как неизбежный. На самом деле ситуация совершенно не такая — эти опасения будут хоть отчасти справедливы, только если окажется, что Стандартная модель работает без каких-либо модификаций вплоть до этих огромных энергией. Но никто сейчас не знает, как реально устроена природа! Неизвестно, существует ли какая-то Новая физика на масштабах от энергий LHC и до 1010 ГэВ. Если там существует хоть что-то, то все предыдущие выводы относительно возможной нестабильности рушатся.

Рис. 2. Области стабильности и метастабильности для массы бозона Хиггса 126 ГэВ и для разных значений массы топ-кварка (по горизонтали) и константы сильного взаимодействия (по вертикали)

Рис. 2. Области стабильности и метастабильности для массы бозона Хиггса 126 ГэВ и для разных значений массы топ-кварка (по горизонтали) и константы сильного взаимодействия (по вертикали). Красные числа показывают масштаб энергетической стабильности в ГэВ, черные числа — время до распада Вселенной в годах. Все расчеты верны только в отсутствие Новой физики. Изображение из статьи arXiv:1112.3022

5. Ну и последнее. Предположим, что всё же Стандартная модель действительно верна вплоть до 1010 ГэВ и никакой Новой физики — ни новых частиц, ни новых взаимодействий, ни суперсимметрии, ни новых измерений, ничего — нет. Тогда в соответствии с расчетами Вселенная действительно сейчас находится в метастабильном состоянии и может распасться. Когда это произойдет?

Ответ уже давно сосчитан: для нынешних значений масс частиц время составляет порядка 1050 лет и выше (рис. 2). До десятка миллиардов это время жизни может уменьшиться, только если нынешние измерения массы топ-кварка по какой-то причине дают очень заниженные результаты.

Итак, выводы:

  • теоретическая возможность нестабильного хиггсовского вакуума давно известна и изучена вдоль и поперек, никаких принципиально новых вычислений тут быть не может; новости тут могут быть только связаны с более точными измерениями;
  • нынешние данные показывают, что хиггсовский потенциал Стандартной модели либо совсем стабилен, либо стабилен вплоть до очень больших энергией порядка 1010 ГэВ (но всё равно время до распада Вселенной на много порядков превышает ее нынешний возраст);
  • всё это имеет отношение к реальности только в предположении, что никакой Новой физики в природе нет, то есть Стандартная модель справедлива вплоть до этих огромных энергий. Если есть хоть какое-то отклонение от Стандартной модели (не только при энергиях LHC, но и при энергиях в миллионы раз больших) — все эти выводы можно выкинуть.
  • Как реально устроена природа на таких энергиях, никто не знает. Поэтому никаких однозначных выводов о нестабильности реальной Вселенной сейчас сделать нельзя.


91
Показать комментарии (91)
Свернуть комментарии (91)

  • denis_73  | 23.02.2013 | 20:09 Ответить
    http://elementy.ru/lib/431569
    Из книги Шинтана Яу.
    "Одиннадцатая глава. Распускающаяся Вселенная
    (Все, что вы хотели знать о конце света, но боялись спросить)"

    Описан "конец Вселенной" с точки зрения теории струн — декомпактификация дополнительных измерений, пространство-время вселенной при этом становится 10-мерным вместо 4-мерного.
    Время жизни вселенной до декомпактификации скрытых измерений равно
    e^{10^120}.
    Ответить
    • prometey21 > denis_73 | 24.02.2013 | 00:38 Ответить
      Сообщения о смерти Вселенной очень похожи на слухи об апокалипсисе, конце света. Неужели Вы верите всем этим мистификациям. Меня больше заботит, что будет когда Наша Галактика столкнется с Туманностью Андромеды. Но я думаю на нашу жизнь с Вами хватит. Особенно если учесть время жизни протона. Я допускаю, что все, что я написал, в Ваших категориях флуд!
      Ответить
      • denis_73 > prometey21 | 24.02.2013 | 20:39 Ответить
        К тому времени Солнце уже будет догорать — будет красный гигант, потом белый карлик — это важнее.

        А при столкновении галактик чёрные дыры, которые находятся в их центрах, сольются в одну, вместо двух спиральных образуется одна шаровая галактика.
        Ну, изменится карта неба... А вероятность того, что наша солнечная система столкнётся с другой системой или попадёт в чёрную дыру вроде бы крайне мала...
        Ответить
        • prometey21 > denis_73 | 25.02.2013 | 12:30 Ответить
          Вы видели когда-нибудь фотографии столкновения галактик? Их много на www.nasa.gov. Вот где действительно серьезная работа для Внеземных Цивилизаций! У Сахарова были идеи о множественности Больших Взрывов по Вселенной. По его мнению даже в этом случае ВЗЦ находили выход из создавшихся ситуаций!
          Ответить
      • ваня ванян > prometey21 | 22.03.2013 | 10:29 Ответить
        ничего особенного не случиться.в галактиках много места.
        Ответить
  • denis_73  | 23.02.2013 | 23:15 Ответить
    Непоятно, почему именно топ-кварк? Каким образом он влияет?
    Ответить
    • spark > denis_73 | 24.02.2013 | 00:51 Ответить
      В квантовом мире все влияют на всех посредством петель с виртуальными частицами. На свойства хиггсовского потенциала влияют все частицы, только с разной силой. Топ-кварк играет выделенную роль, поскольку он тяжелый, а значит, его константа связи с хиггсовским бозоном большая, намного больше, чем для всех остальных фермионов.

      Теперь насчет того, почему топ-кварк (и вообще все фермионы) имеют дестабилизирующий эффект на хиггсовский потенциал. Вот смотрите, грубо говоря, хиггсовский потенциал — это такая функция:
      V(x) = - a x^2 + b x^4.
      При a, b > 0 эта функция имеет два минимума при ненулевом x (они будут вакуумами хиггсовского поля).

      Коэффициент b описывает четверное взаимодействие хиггсовского поля. Однако с ростом энергии коэффециент b уменьшается за счет того, что в это взаимодействие вмешиваются петли с топ-кварком. Как только b уменьшится до нуля и станет отрицательным, потенциал станет неограниченным снизу, и вакуум станет нестабильным. (На самом деле раньше, но это уже тонкости.)

      Теперь посмотрите например http://inspirehep.net/record/562087/plots , самая последняя диаграмма на первой картинке. Там нарисовано, как квадратная диаграмма с топ-кварком «влезает» внутрь четыреххиггсовского взаимодействия. Так вот, эта диаграмма входит со знаком минус, она заставляет коэффициент b уменьшаться. А знак минус возникает как раз потому, что петля фермионная — это такая теорема в квантовой теории поля.

      Ясно, что чем больше масса топ-кварка, тем сильнее его взаимодействие с хиггсом, а поскольку в этой квадратной диаграмме это взаимодействие входит аж в четвертой степени, то тем сильнее дестабилизирующий эффект топ-кварка.

      Я думаю, что это уже на пределе популярного объяснения. Более конкретные вещи уже на словах объяснять бессмысленно, надо просто считать и смотреть, что дают формулы.
      Ответить
      • samara > spark | 24.02.2013 | 03:55 Ответить
        извините Игорь, один вопрос, а почему окружность минимумов меняется квартатично? этож парабола четвёртого порядка, минимумы соответственно слабее(= ^2) меняются, нет?
        Ответить
        • spark > samara | 25.02.2013 | 22:06 Ответить
          Вы имеете в виду минимумы потенциала? Ну, четверичный член там складывается с квадратичным, так что минимум будет при x^2 = a/(2b). Или вы про что-то другое?
          Ответить
          • samara > spark | 27.02.2013 | 02:07 Ответить
            Да, "окружность минимумов потенциала", спасибо.
            Ответить
      • a_b > spark | 24.02.2013 | 12:57 Ответить
        Скажите, пожалуйста, а если существует четвертое поколение кварков, (мы все-таки умрем)/зачеркнуто/ как это повлияет?
        Ответить
        • kbob > a_b | 24.02.2013 | 13:45 Ответить
          Стандартна модель не накладывает ограничений на количество поколений лептонов и кварков, продолжение ответа в шпаргалке:
          http://nuclphys.sinp.msu.ru/spargalka/065.htm
          Конечно, если бы существовали сверхтяжелые (тяжелее Z-бозона) лептоны и кварки 4-го поколения, то они бы сверхсильно взаимодействовали с бозоном Хиггса, однако их петлевой вклад в уменьшение хиггсовского потенциал мне трудно оценить.
          Ответить
        • spark > a_b | 24.02.2013 | 14:17 Ответить
          Вариант "СМ + четвертое поколение тяжелых фермионов, масса которых получается за счет стандартного же хиггсовского механизма" уже закрыт, т.к. он привел бы к резкому увеличению рождения бозона хиггса на LHC и к совсем иному балансу вероятностей распада. Так что если даже новые фермионы существуют, их массы получаются за счет какого-то другого механизма, а значит и взаимодействие с хиггсом будет не особо сильное. Тем не менее, они будут давать дестабилизирующий вклад в хиггсовский потенциал, хотя бы за счет тех квадратных диаграмм.

          Что было бы в ситуации, если бы такие тяжелые кварки со стандартным взаимодействием с хиггсом были бы, я точно сказать не могу. Понятно, что в первом нетривиальном порядке от них был бы сильный отрицательный вклад, который еще сильнее дестабилизирует хиггсовский потенциал. Но при такой огромной константе связи надо учитывать и высокие порядки (многопетлевые диаграммы), надо как-то их эффективно пересуммировать или работать в непертурбативном режиме. Кое-какие расчеты тут существуют, вот например свежий непертурбативный расчет на решетке, http://arxiv.org/abs/1301.3416 , который тоже показывает, что эта гипотеза расходится с данными.
          Ответить
        • denis_73 > a_b | 24.02.2013 | 20:48 Ответить
          Насчёт поколений: http://elementy.ru/lib/431832
          Цитирую:
          «Аппарат WMAP давно закончил свою программу наблюдений (спутник был запущен летом 2001 года), но дело его живет. Под Новый год команда представила окончательный анализ всех 9 лет его работы (1212.5225). Поскольку речь идет о многократном обзоре всего неба на нескольких частотах, то информации масса.
          [...]
          Число сортов нейтрино равно стандартной тройке — новые не нужны».
          Ответить
          • spark > denis_73 | 25.02.2013 | 22:01 Ответить
            Это про легкие нейтрино. Легкие нейтрино стабильны, поэтому они играют роль для космологии. А новые тяжелые кварки всяко будут нестабильны, так что WMAP тут особо ничего не ограничивает.
            Ответить
            • a_b > spark | 26.02.2013 | 09:18 Ответить
              Тогда еще один теоретический вопрос: число поколений кварков и поколений лептонов обязательно одинаковое?
              Ответить
              • spark > a_b | 26.02.2013 | 14:29 Ответить
                Прямого закона, заставляющего фермионы появляться только в виде поколений, нет, но в современной теории будут большие проблемы, если это окажется не так. Например, отдельные фермионы порождают такую бяку в теории поля как аномалии. Но тот набор фермионов, который есть в каждом поколении, делает так, чтоб вклады в аномалию от всех фермионов компенсировались, и в результате аномалия зануляется.
                Ответить
  • kbob  | 24.02.2013 | 08:51 Ответить
    Давным, давно у Окуня в "Лептоны и кварки" причитал следующий мысленный эксперимент.
    Допустим мы создали в лаборатории "кусок" нового вакуума, более стабильного, чем наш. Этот "кусок" ограничен поверхностью между двумя вакуумами с высокой поверхностной энергией. Это поверхность стремится уменьшить свою площадь, т.е. обладает поверхностным натяжением и старается схлопнуть новый вакуум, несмотря на то что он более стабилен.
    Прямая аналогия с пересыщенным паром. Исходя из этого.
    Какой энергией должен обладать минимальный объем нового вакуума, способный к самопроизвольному расширению, в модели описанной в статье?
    Ответить
    • spark > kbob | 24.02.2013 | 14:27 Ответить
      Вопрос стоит не совсем так. Понятно, что если есть другой минимум потенциала, который на величину Delta E ниже нынешнего, то будет существовать некий критический размер пузырька, который уже будет не схлопываться, а расширяться всё больше и больше. Чем меньше Delta E, тем больше этот размер. Чем выше по энергии перевал, который надо преодолеть на пути к новому минимуму, тем больше этот размер.

      Простейшие оценки написать нетрудно, и они даже есть в более простой книжке Окуня («Физика элементарных частиц»). Для любых более-менее разумных потенциалов, этот размер всего в несколько раз превышает «электрослабую длину» (условный масштаб длины, отвечающий энергии 246 ГэВ).

      Главный вопрос тут в том, как долго надо ждать, чтоб пузырек такого размера спонтанно появился где-то в видимой части Вселенной. Это время экспоненциально сильно зависит от размера пузырька. Грубая оценка такая: если на пути из нынешнего минимум в новый мы вынуждены подниматься на перевал высотой в пару раз больше Delta E (т.е. два шага вверх, а потом три шага вниз), то среднее время ожидания пузырька намного превышает возраст Вселенной.
      Ответить
      • dkurashkin > spark | 24.02.2013 | 20:59 Ответить
        А с какой скоростью идет схлопывание? Со скоростью света или больше/меньше? Я так понимаю, что если пузырек зародится в соседней галактике - на наш век времени все равно хватит?
        Ответить
        • spark > dkurashkin | 25.02.2013 | 21:59 Ответить
          Начнется медленно, но очень быстро разгонится до скорости света. Получится такой расширяющийся пузырь, который кстати во всех системах отсчета будет выглядеть одинаково.

          > Я так понимаю, что если пузырек зародится в соседней галактике - на наш век времени все равно хватит?

          Если зародится сейчас, то да, но кто знает, может он уже зародился давно, и скоро расширяющаяся стенка дойдет до нас?
          Ответить
          • ovz > spark | 26.02.2013 | 15:04 Ответить
            Игорь.
            Все ж таки настойчиво пытаетесь внушить мысль "Мы все умрем!!"
            :)
            Ответить
          • dkurashkin > spark | 02.03.2013 | 13:22 Ответить
            >Получится такой расширяющийся пузырь, который кстати во всех системах отсчета будет выглядеть одинаково.
            А что в данном случае значит "во всех системах отсчета будет выглядеть одинаково"? Ведь если граница пузыря будет двигаться со скоростью света, никакой наблюдатель ничего не увидит. Сначала он будет видеть обычный космос, а потом пузырь дойдет до него, и как вы уже говорили ниже, наблюдатель просто прекратит существование. Кстати, тут по поводу "скоро расширяющаяся стенка дойдет до нас" - мы ведь даже не увидим ее и не узнаем о ее приближении, просто знакомая нам вселенная прекратит существование со всеми нами вместе.
            Ответить
            • spark > dkurashkin | 20.03.2013 | 02:10 Ответить
              Это всё верно. «Выглядеть» я имел в виду «описываться». Т.е. на вопрос «в какой системе отсчета центр этого пузыря будет покоиться?» правильный ответ — «сразу во всех системах отсчета».
              Ответить
          • Defender > spark | 20.03.2013 | 10:21 Ответить
            Медленное начало дает вожможность детектировать данное событие, т.к. оно должно сопровождаться колосальным выделением энегрии. Ну а по мере приблежения расширения пузыря к скорости света из-за эффекта Доплера должно происходить смещение спектра электромагнитного излучения в сторону коротких волн пока скорость не достигнет скорости света и "пузырь" станет "невидем", и похоже в этот же момент стенка "пузыря" доберется до наблюдателя. Вопрос в том насколько медленное начало.
            Ответить
            • spark > Defender | 21.03.2013 | 00:39 Ответить
              Расширение очень быстро разгоняется до светового, там микроскопические времена. Так что ни заметить, ни среагировать не успеем.
              Ответить
  • Malcolm  | 25.02.2013 | 08:36 Ответить
    А при распаде виртуального хиггса будет виртуальная смерть вселенной?
    Ответить
  • Виктория Де Рао  | 25.02.2013 | 10:42 Ответить
    Большое спасибо за статью!Очень интересно!
    Ответить
  • niki  | 25.02.2013 | 20:28 Ответить
    Правильно ли я понимаю ситуацию, что новой физики в ближайшие десятилетия ждать не следует? То есть самое малое до тех пор, пока не будет хорошо изучен бозон. А он будет изучен не раньше, чем лет через 30 на новых ускорителях. Так получается?
    Ответить
    • prometey21 > niki | 25.02.2013 | 21:35 Ответить
      Откуда такой пессимизм? По-моему и на LHC мы увидим ещё много интересного!
      Ответить
    • spark > niki | 25.02.2013 | 21:57 Ответить
      Нет, неправильно. В ближайший год будут появляться новые результаты на всей статистике 2012 года. Это в несколько раз больше, чем та статистика, на которой базировались результаты до сих пор. Первые ласточки будут на конференции через неделю. Это первый шанс увидеть новую физику.

      Второй шанс будет через три года, когда поднимут энергию протонов с 4 до 6,5 ТэВ. Сечение рождения тяжелых частиц с массой несколько ТэВ при этом резко вырастет.

      Третий шанс будет через лет 6, когда LHC проработает на повышенной энергии еще три года и наберет статистику примерно вдесятеро от статистики 2012 года.

      Четвертый шанс будет через 10-15 лет, когда новая фаза LHC повысит статистику еще на порядок.
      Ответить
  • dims  | 25.02.2013 | 23:32 Ответить
    Но ведь время жизни -- это просто характерное время какое-то, а не чёткий срок. Метастабильность означает, что конец света может наступить в любой момент, безо всяких причин, просто спонтанно. Хотя, конечно, вероятность этого чрезвычайно мала.
    Ответить
    • spark > dims | 26.02.2013 | 01:50 Ответить
      На это я могу сказать две вещи.

      1) Да. И что? Вы что-то можете _сделать_?

      2) Еще со времен истерии «Ааа! Этот калаэдр породит черную дыру и нас всех засосёт!» я пытался донести одну простую мысль. Вероятности какого-то единичного события типа 10^{-100} не просто маленькие, они _бессмысленно_ маленькие по любым человеческим меркам. Вероятность того, что к нам скоро прилетит иноземная сверхцивилизация и примерно накажет всех тех, кто не любит науку — сравнимого порядка :) Корректировать свои выводы или поступки с учетом таких вероятностей (единичных событий) бессмысленно.
      Ответить
      • dims > spark | 26.02.2013 | 10:08 Ответить
        Я всё понимаю. Но про инопланетян ничего неизвестно, вероятность их прибытия не вычислена, хотя, наверняка такая же или больше. А здесь, может быть, впервые, наука ПОСЧИТАЛА вероятность спонтанного самоуничтожения всего мироздания! ИМХО это круто и вполне заслуживает неких обывательских переживаний!
        Ответить
        • xolod > dims | 26.02.2013 | 10:47 Ответить
          мироздание не самоуничтожится, оно просто перейдет в другую чуть более стабильную форму, а кстати есть какие-нибудь предположения а что это будет?
          Ответить
          • spark > xolod | 26.02.2013 | 12:57 Ответить
            Будет другой электрослабый вакуум с другими массами частиц, другими цепочками распадов и т.д. Ну и плюс при переходе выделится много энергии, так что температура вселенной повысится скорее всего до уровня, когда никаких структур не существует. Ну а потом дальше будет остывать вероятно, и после этого что-то может и образуется. Этакий мини-большой взрыв, но в отличие от настоящего большого взрыва с пространством-временем никаких изменений вроде бы не должно быть.
            Ответить
            • ovz > spark | 27.02.2013 | 15:50 Ответить
              Так может быть он уже другой? Может быть метастабильных состояний несколько и большой взрыв ни что иное, как переход из одного метастабильного состояния в другое? И то великое расширение вселенной, что мы наблюдаем, может быть просто раздувание пузырька альтернативной метастабильности, пожирающего более древнюю вселенную?
              Ответить
              • xolod > ovz | 27.02.2013 | 16:36 Ответить
                переход одного вида вакуума в другой, если я не ошибаюсь, и есть основаная идея в основе теории инфляционного расширения вселенной - когда вакуум был в другом метастабильном состоянии он обладал антигравитацией и расширялся экспоненциально, а затем перешел в наш вакуум, с образованием нашей вселенной, разлетающейся во все стороны
                (исправте если ошибся!)
                Ответить
                • SysAdam > xolod | 28.02.2013 | 04:21 Ответить
                  Получается, Большой Бум это на самом деле Большой Шмяк с очередного верхнего "этажа" на очередной нижний "этаж"?
                  Вроде не получается. Место Большого Бума локализовать нельзя, а вот место с которого начнет валиться вакуум вполне себе должен триангулироваться.
                  Ответить
                  • xolod > SysAdam | 28.02.2013 | 09:06 Ответить
                    не совсем, предполагается, что изменение вакуума это мог быть один из этапов Большого Взрыва

                    книга: Виленкин А. Мир многих миров.

                    научно-популярно о теории инфляционного расширения, о ложном вакууме и прочем

                    Игорь (или другие участники), Вы случайно не знакомы с этой книгой? Если вдруг знакомы, то насколько по Вашему мнению там все корректно изложено? Можно ли это брать за текущую научную картину мира, или это все еще на уровне Очень больших предположений?
                    Ответить
                    • SysAdam > xolod | 28.02.2013 | 10:31 Ответить
                      Ладно, скажу по другому. Возможно, для той вселенной, которая возникнет в том пузыре, который начнет расширяться в нашей вселенной, это и будет воспринято как Большой Взрыв, который они увидят изнутри. А вот для нас, наблюдающих со стороны, это будет внешним объектом.
                      Ответить
        • prometey21 > dims | 26.02.2013 | 11:07 Ответить
          >вероятность спонтанного самоуничтожения всего мироздания!<
          Фраза, достойная боевика из боевиков! А вот настоящая наука создается не для обывательских переживаний, а для открытия истины, до которой пока далеко! Весь компьютерный потенциал планеты - пташка по сравнению с тем, что имеют инопланетяне!
          Ответить
        • spark > dims | 26.02.2013 | 12:53 Ответить
          Да нет же! НЕИЗВЕСТНО, верна ли СМ или нет до таких далеких масштабов. И вряд ли будет известно в ближайшие века. Поэтому неизвестно, имеет ли это вычисление отношение к реальности.
          Ответить
          • dims > spark | 26.02.2013 | 13:20 Ответить
            Я понимаю, что вероятность зависит от свойств материи при высоких энергиях, которые могут оказаться другими. То есть, при наличии "новой физики", расчёт может оказаться неверным, вероятность спонтанного перехода в устойчивое состояние может быть другой и даже равной нулю. Но исходя из того, что известно на настоящий момент -- вероятность такая-то.
            Ответить
            • spark > dims | 26.02.2013 | 14:21 Ответить
              Даже не знаю, как еще объяснить. Нам ничего не известно сейчас про те масштабы. Нельзя говорить, что мы _пока что_ знаем, что там работает только СМ.

              Ну это примерно как доказывать, что инопланетянин не может подпрыгнуть вверх на пять метров, потому что мы до сих пор не видели ни одного человека, способного это сделать.
              Ответить
              • prometey21 > spark | 26.02.2013 | 15:44 Ответить
                Когда Вы говорите о такой вероятности, это значит, что её просто нет (0). Надо, наконец, вещи назвать своими именами.
                Ответить
                • Serg_Y > prometey21 | 27.02.2013 | 20:30 Ответить
                  Про инопланетян понравилось, прилетят и разнесут технологические объекты за создание помех в гравиприемниках с помощью LHC.
                  Ответить
                • spark > prometey21 | 28.02.2013 | 02:29 Ответить
                  Это не так, но мне лень спорить.
                  Ответить
                  • prometey21 > spark | 28.02.2013 | 10:55 Ответить
                    Игорь! Вы можете рассказать, что за теорию применил А.Д.Сахаров при вычислении распада протона? Вам это, наверное, известно?
                    Ответить
              • SysAdam > spark | 28.02.2013 | 04:26 Ответить
                Сергей Бубка выше 5 метров подпрыгивал. :)
                Ответить
                • Serg_Y > SysAdam | 28.02.2013 | 14:20 Ответить
                  Он подручный инструмент использовал.
                  Ответить
              • samara > spark | 06.03.2013 | 03:52 Ответить
                Согласен, есть понятие "кажется"(тогда говорят крестится надо) но в месте с ним всегда есть "ограничение сверху".. :)
                Ответить
          • SysAdam > spark | 28.02.2013 | 04:23 Ответить
            А может ну ее, эту Новую Физику? По старой хоть вселенная метастаблильна, а по новой вот как раз и будет "Ааааа!!! Мы скоро все умрем!!!"
            Ответить
            • Serg_Y > SysAdam | 28.02.2013 | 14:22 Ответить
              Из старой все высосали, недостаток энергоресурсов явный признак. Пускай работают. Шнель-шнель.
              Ответить
  • xolod  | 26.02.2013 | 13:04 Ответить
    мала, совсем ничтожна вероятность
    стабилен универсум!
    и не стоит сомневаться!
    .. но где-то в космосе, при столкновении галактик,
    сошлись их ядра в сумасшедшем танце..
    Ответить
  • squirrel737  | 28.02.2013 | 00:40 Ответить
    Игорь, а во Вселенной какие энергии имеют место максимально? Есть же взрывы сверхновых, слияния черных дыр и падение вещества на них и т.д.
    Ответить
    • spark > squirrel737 | 28.02.2013 | 02:28 Ответить
      Из тех явлений, которые регулярно наблюдаются, самыми высокоэнергетичными являются гамма-всплески, их энерговыделение достигает значений порядка 10^47 Дж.
      Ответить
      • xolod > spark | 28.02.2013 | 08:51 Ответить
        но гамма-всплески, по меркам вселенной, это все-таки обычное рядовое явление, но ведь можно предположить что иногда могут случаться и очень редкие события, например сталкиваются две галактики и их ядра - сверхмассивные черные дыры сливаются или бьют по касательной
        Ответить
        • SysAdam > xolod | 28.02.2013 | 10:28 Ответить
          А ты думаешь гамма-всплески - это такие события, сами по себе возникающие? :) Гамма-всплеск - это и есть отражение событий с таким колоссальным энерговыделением.
          Ответить
          • prometey21 > SysAdam | 28.02.2013 | 11:58 Ответить
            Насколько я знаю, природа гамма-всплесков ещё недостаточно изучена. Неизвестна их причина. Пусть Игорь поправит, если это не так.
            Ответить
            • PavelS > prometey21 | 28.02.2013 | 20:44 Ответить
              Древнекитайская классификация животных, в которой в отдельный класс выделены "животные, с большого расстояния похожие на муху". Так вот примерно на том же уровне и понимание гамма-всплесков. Судя по всему, всплесков просто много разных с различными причинами.

              Но фиг с этими всплесками, в конце концов ярчайшие из них можно объяснить релятивистскими струями черных дыр. А вот струи - это нечто. Нет ни одной внятной теории, объясняющей что именно заставляет вещество излучаться в столь малый конус с такими высокими скоростями.
              Ответить
      • PavelS > spark | 28.02.2013 | 20:31 Ответить
        Игорь, я не специалист, но поправлю. Энерговыделение гамма-всплесков известно так же хорошо, как работа СМ при планковских энергиях. :) Дело в том, что есть оценки сверху из соображений что всплеск направлен во все стороны. И это даёт чудовищные порядки. При этом всплеск - это просто попадание в под "фотонный коллайдер" вызванный релятивистской струёй, выброшенной из новорождённой черной дыры. Угол выброса тут не очень велик, и его НИКТО НЕ ЗНАЕТ, хотя разного рода оценки таки попадаются. И в любом случае это не тот порядок энергии, что вы написали выше. Чтобы дать всплеск во все стороны с такой мощностью, то надо сталкивать нейтронные звёзды, не меньше - но есть варианты и попроще, если надо светить не во все стороны.
        Ответить
    • samara > squirrel737 | 01.03.2013 | 18:33 Ответить
      хех.. тут можно ещё вспомнить про струны и браны :) как предельная энергия на еденицу обьёма (или правильнее - "пространства")

      Вообще абсолютно максимальная энергия частиц ограничена сверху планковской температурой..но.. насколько я понимаю частицы будут распадатся уже задолго до этого. Полагаю что есть и ограничение на колличество морских кварков и энергию глюонов.

      Вобще это очень интерестная тема, поэтому переформулирую вопрос:
      Какова максимальная теоретическая энергия частицы и какой механизм запретит ей иметь большую энергию?

      .
      Ответить
      • spark > samara | 03.03.2013 | 00:01 Ответить
        > Какова максимальная теоретическая энергия частицы и какой механизм запретит ей иметь большую энергию?

        Этого никто не знает. Если ограничиваться только рамками установленной на сегодня физики, то нельзя рассматривать транспланковские частицы, т.к. у них длина волны будет меньше планковской длины, а какова физика на таких длинах, мы не знаем. Это не ограничение на природу, это ограничение на наши возможности ее описания. Но если выдвинуть некоторые модели квантовой гравитации, то можно работать и с транспланковскими частицами _в рамках этих моделей_.

        Статьи на эту тему есть и немало, сделайте на http://inspirehep.net/ поиск по словам "find title transplanckian".
        Ответить
        • samara > spark | 03.03.2013 | 09:48 Ответить
          Спасибо.
          Ответить
  • PavelS  | 28.02.2013 | 20:26 Ответить
    Нельзя ли прояснить слова "пузырь, который кстати во всех системах отсчета будет выглядеть одинаково"? Точнее, не совсем понятно про место расположения наблюдателя. Если наблюдатель вне пузыря, то пузырь не будет выглядеть вообще никак. Если внутри.... то что вообще будет видно? На что вообще будет распадаться вакуум? Фотоны, другие частицы? И разве плотность и распределение этих частиц по энергиям не должно зависеть от системы отсчета? Т.е. если взять хотя бы такой простейший параметр, как плотность массы излучения (не хочу ввязываться в обсуждение термина "температура"), то выходит что если запускать таймер в момент прохождения "взрывной" волны, то окружающая наблюдателя плотность массы будет совершенно одинаковой независимо от скорости таймера?
    Ответить
    • ovz > PavelS | 01.03.2013 | 14:50 Ответить
      Я думаю все гораздо сложнее и фантастичнее.
      Частицы буду другие. Да что там частицы, возможно и силы будут другие. Вместо четырех видов взаимодействия возможно будет например 6, или три но совершенно другие.
      Не факт что пространство и время тоже останутся без изменения, поскольку мы не знаем как эти категории связаны с природой самого вакуума. Вдруг все это развернется по другому и пространство станет одномерным, а время двухмерным, не говоря уже о скорости течения времени.
      Само понятие система отсчета внутри пузыря относительно системы вне пузыря теряет всякий смысл. Они не существуют друг для друга. А во время прохождения "взрывной" волны, таймер просто перестанет существовать, вместе со всеми частицами из которых он состоит и старым вакуумом между частицами.
      Ответить
      • spark > ovz | 06.03.2013 | 21:48 Ответить
        > Частицы буду другие. Да что там частицы, возможно и силы будут другие.

        Ну, это вы перегибаете палку. Взаимодействия и набор частиц (т.е. их квантовые числа) будут теми же, только их массы и каналы распадов будут другие.
        Ответить
        • aleksgarmash > spark | 18.03.2013 | 14:36 Ответить
          Игорь, у меня к вам такой вопрос! здесь на сайте уже ж есть ( http://elementy.ru/LHC/LHC/safety ) описание про "Нестабильность вакуума"! она описывает тоже самое что и та статья что вы недавно комментировали, вопрос - ведь и действительно, зачем эти все реакции на СМИ если в природе эти эксперименты уже проведены в бесчисленно много раз больше и по энергии и по количеству! Разве не так? есть или нету этой стабильности или чуть чуть нестабильности - природа от этого не поменялась же! тоесть - получается по большому счету это просто демагогии по поводу развала вселеной и тому подобных вещей, правильно понимаю? теории теориями - а на практике - мы все ж живем в реальном мире - где не СМ правит миром а мир диктует правила стандартной Модели... Спасибо Вам за ответ Игорь
          Ответить
          • spark > aleksgarmash | 18.03.2013 | 18:03 Ответить
            При метастабильном вакууме есть две возможности его разрушить. (1) долго ждать, и тогда он сам разрушится, (2) в небольшом объемчике пространства создать сверхвысокую температуру. Когда люди боялись столкновений на LHC, то неявно имелся в виду второй вариант: якобы столкновения могут создать затравочный пузырек нового вакуума. Но поскольку природа и так постоянно сталкивает частицы, то ответ -- нет, на LHC ничего такого гарантированно не будет.

            Но это не отменяет - формально - возможность спонтанного распада метастабильного вакуума. Поэтому надо отдельно показывать, что в рамках СМ время жизни вакуума будет очень большим.
            Ответить
            • aleksgarmash > spark | 18.03.2013 | 19:12 Ответить
              так не - про LHC и речь об этом не идет!)) речь о ситуапции в природе! предсталяете что если бы энергия в 10 в 10-й ГэВ проскочила бы в космосе где то - даже на начальном этапе - вселенная начав существовать - просто бы закончила свое существование- тоесть я про абсурдность ситуации - если в природе этого небыло - то и не будет(не настолько она банально устроена мне кажется чтобы сама себе рыть яму...) - ведь лучи сталкиваются в космосе с куда большей энергией чем эти 10 в 10 ГэВ... я правильно понимаю. что эти разговоры лишь от того что СМ не полна?
              Ответить
              • spark > aleksgarmash | 18.03.2013 | 21:44 Ответить
                Как-то вы слишком эмоционально говорите, мне непонятно, где эмоции, а где четкий вопрос.
                Ответить
                • aleksgarmash > spark | 18.03.2013 | 22:27 Ответить
                  ну вопрос в том, что...как бы его задать правильно))... мне кажется что в природе не может быть развала хиггсовского вакуума от природних, пусть и супервысокоэнергетических столкновений космических лучей (иначе если бы это было - то нас бы и не существовало), правильно я понимаю? или по другому если сформулировать - стандартная модель не полна, поэтому смотреть на то что СМ показывает развал хиггсовского вакуума - не совсем правильно, это сродни аналогии что шмель по законам аэродинамики не может летать... правильно ли я вас понимаю, что сама окружающая жизнь, та, которую мы видим, показывает что стандартная модель не полна, и выводы о чуть чуть нестабильном вакууме при энергиях достижимых только в космических лучах сверхвысоких энергий - лишь показывают, что в СМ не хватает важных и очень многих моментов при сверхвысоких энергиях?
                  Ответить
                  • spark > aleksgarmash | 20.03.2013 | 02:05 Ответить
                    Да почему не может быть? Вполне моэет быть, запрещающего закона природы нет. Просто если этот процесс маловероятен, то вполне может оказаться, что первый раз за всю историю Вселенной этот процесс случится, скажем, завтра.
                    Ответить
                    • aleksgarmash > spark | 20.03.2013 | 08:32 Ответить
                      тогда чем ваш ответ отличается от СМИ? в статье про безопасность вы так и пишете - "если бы этот процесс имел место он бы давно уже случился, а раз этого не случилось значит в природе этого не существует" ... А тут ответ у вас прямо пропорционально обратный... Неужели непонятно что если бы этот процесс имел место в природе
                      то - высокоэнергетические лучи были и на младшем этапе вселенной и вселенная начав существование и начала бы это существование заканчивать! Да вы и сами об этом пишете но почему то мнение свое поменяли
                      Ответить
                      • a_b > aleksgarmash | 20.03.2013 | 11:29 Ответить
                        "Метастабильность" означает, что существует энергетический барьер, который не позволяет попасть в стабильное состояние. Высота этого барьера, по-видимому, высока, и энергий процессов (природных или в коллайдере) недостаточно для его преодоления "в лоб". Но есть еще возможность туннельного перехода (без приобретения энергии выше барьера), вот ее вероятность и оценивается. Коллайдер же никакого влияния на эту вероятность не оказывает.
                        Ответить
              • Defender > aleksgarmash | 20.03.2013 | 09:48 Ответить
                Мда, хочеться гарантий) а пока только предположения
                Ответить
                • aleksgarmash > Defender | 20.03.2013 | 09:52 Ответить
                  ну гарантии никто не даст,но сам факт что если на начальном этапе формирования вселенной ничего подобного не произошло - говорит о том что Стандартной Модели - многое неизвестно о более глубоком строении мира
                  Ответить
                  • Defender > aleksgarmash | 20.03.2013 | 10:26 Ответить
                    Здесь есть хорошая статья "Трудности стандартной модели"
                    Ответить
                    • aleksgarmash > Defender | 20.03.2013 | 10:28 Ответить
                      да, спасибо большое,я все тут перечитал уже))
                      Ответить
              • Defender > aleksgarmash | 21.03.2013 | 12:40 Ответить
                Вот кстати да, интересно получается. Тот момент что наша вселенная начала свой отсчет существования с так называемого Большого взрыва стоит во главе современных представлений космолигии и достаточно аргументирован. Но ведь дело в том что в момент Большого взрыва вселенная проходила спектр энергий, которые должны были привести к распаду ложного вакуума (указано в желтой зоне рис.1). Иными словами ситуация с метастабильным вакуумом после большого врзыва невозможна, он просто бы распаося на раннем этапе. Как то нелогично получается
                Ответить
    • denis_73 > PavelS | 01.03.2013 | 21:00 Ответить
      Подозреваю, что это как минимум означает, что стенки пузыря при его расширении будут двигаться со скоростью света, а это значит, что скорость их движения будет одинакова во всех системах отсчёта.

      А центр пузыря будет покоиться во всех системах отсчёта?

      Видно, наверно, не будет, потому что сначала пузырь будет маленьким, и сразу начнёт расширяться со скоростью света.

      При Большом взрыве ложный вакуум после стадии инфляции, распался, как я понимаю, на кварк-глюонную плазму, т. е. переход в более стабильное состояние произошёл с превращением энергии вакуума в вещество.

      При новом Большом взрыве, наверно, произойдёт что-то подобное, т. е. при уменьшении плотности тёмной энергии тоже появится какое-то вещество, но т. к. структура вакуума изменится, то будет другая материя с другими физическими константами (отношения масс частиц, константы взаимодействий и т. д.).

      В первом сообщении писал о возможности декомпактификации дополнительных 6 измерений в теории струн — при таком распаде изменится ещё и количество пространственных измерений - будет 9 измерений вместо 3.
      Ответить
      • PavelS > denis_73 | 01.03.2013 | 22:00 Ответить
        Вы рассуждаете про скорость движения центра шарика, а что это такое? Что такое центр пузыря с точки зрения разных СО? Там же не стоит обелиск с табличкой "тут начался большой бум". Полагаю, что размеры шарика будут разными в зависимости от выбора СО, а как следствие и положение центра может различаться разным в зависимости от механизма, как его мы измеряем этот шарик. Т.к. ключевой вопрос в том, где СЕЙЧАС находится граница шарика. Учитывая, что она убегает от нас со скоростью света, то вопрос сводится к тому, как синхронизованы часы, чтобы зафиксировать момент СЕЙЧАС.

        Кстати, после вспышек сверхновых иногда видно послесвечение окружающего газа (эхо взрыва, отраженное на небольшой угол и запаздывающее на совсем небольшое время) и создаётся ощущение что подсвеченная область расширяется быстрее скорости света. Это очень близкая задачка.

        Остальные пункты комментировать не буду, т.к. ничего не понимаю.
        Ответить
        • Ветер-с-гор > PavelS | 06.03.2013 | 16:01 Ответить
          1. "синхронизовать" часы в рамках ОТО невозможно никакими способами, ибо не существует скорости больше световой.
          2.Если вселенная расширяется с ускорением (а она в СМ космологии расширяется именно так), то рано или поздно её "граница" будет "убегать" от любого наблюдателя в любой системе отсчёта со сверхсветовой скорость. Но это же будет если вселенная расширяется и просто без ускорения.
          3.Инерциальной СО в такой Вселенной не существует.
          4. Законы причинно-следственной связи не существуют.
          5. З-ны термодинамики не работают, а это равносильно тому, что и не существуют.
          6. Наука не работает, Логика не работает....и всё остальное так же. Впереди - хаос Материи и Сознания!
          Как спастись от такой перспективы: потерять контроль над таким Миром? Ответ один единственный: придумать Иную Модель устройства Мира, такую, которая бы адекватно объясняла все имеющиеся на сегодня наблюдательные данные о Мироустройстве, что в самое ближайшее время и будет сделано!
          Ответить
          • PavelS > Ветер-с-гор | 18.03.2013 | 08:52 Ответить
            Есть множество монотонно возрастающих непрерывных функций, ограниченных сверху константой. К примеру, арктангенс. Так что постоянное ускорение и наличие предельной скорости - не противоречие.
            Ответить
            • a_b > PavelS | 19.03.2013 | 22:45 Ответить
              Тут такая штука, расширяться можно и быстрее c.
              На Астронете была статья Сергея Попова, сейчас отчего-то только через Гугль-кэш вытаскивается
              http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:6OEJPIaqlAEJ:www.astronet.ru/db/msg/1194831+&cd=2&hl=ru&;ct=clnk&gl=ru
              Оттуда:"Скорость убегания является не свойством источника, а свойством точки в пространстве".
              Ответить
          • a_b > Ветер-с-гор | 19.03.2013 | 22:58 Ответить
            Переход от п.3 к п.4 как-то неочевиден.
            Ответить
  • Defender  | 20.03.2013 | 00:47 Ответить
    Прошу прощения за вопрос, но правильно ли я понял, что любые отклонения от предсказаний Стандартной модели делают несостоятелыми предположения о метастабильности вакуума и меняют положение вещей только в сторону его стабильности?
    Ответить
    • spark > Defender | 20.03.2013 | 02:03 Ответить
      Вовсе не обязательно. Отклонения от СМ могут и уменьшать стабильность. В той же двухдублетной модели (одной из простейших неминимальных хиггсовских моделей) можно легко организовать ситуацию, при которой время жизни вакуума будет порядка возраста Вселенной. Другое дело, что в этом случае вероятности распадов были бы несколько иные чем то, что показывает LHC, но это уже другой вопрос. Главное, что в теории возможна еще меньшая стабильность, чем в СМ.
      Ответить
  • xolod  | 20.03.2013 | 13:12 Ответить
    Предположим возникла вселенная с ложным вакуумом и наблюдателем внутри. Вероятность, что наблюдатель погибнет в результате изменения вакуума за первую секунду жизни будет определяться сферой, радиусом в одну световую секунду вокруг него (не возник ли в этом объеме пузырь настоящего вакуума). За вторую секунду опасный объем увеличится в 8 раз... и т.д. учитывая само время, которое существует этот объем, получим, что вероятность погибнуть за время t от рождения вселенной, будет расти и зависеть приблизительно как четвертая степень от времени жизни
    Ответить
    • spark > xolod | 21.03.2013 | 00:37 Ответить
      Ну да, верно конечно.
      Ответить
Написать комментарий


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»