Skončí náš vesmír v nenasytné bublině? Kredit: NASA, ESA, D. Coe, G. Bacon (STScI).

Pokud jde o celý vesmír, obvykle nás zajímá jeho počátek. Víme zhruba, kdy k tomu došlo. A máme představu, jak to tehdy asi bylo, i když je vznik vesmíru stále předmětem žhavých debat. Jak ale vesmír skončí? Můžeme nějak odvodit z našich současných poznatků o světě, jak asi tenhle slavný vesmír zanikne? To je otázka.

Koncem vesmíru se nedávno zabývala skupina teoretických fyziků, kteří se snažili odhadnout naši vzdálenou budoucnost. Zkoumali různé scénáře vývoje vesmíru a zjišťovali, jak by se vesmír mohl zhroutit kvůli zákonitostem Standardního modelu částicové fyziky. Z toho se snažili odvodit dobu, za kterou k tomu dojde a kdy tedy náš vesmír skončí.

Ve svých výpočtech dospěli k tomu, že by vesmír měl existovat ještě velice dlouho. Mnohem delší dobu, než jaká zatím uplynula od vzniku vesmíru. Vesmír by podle nich měl zaniknout asi za 10 na 139 let (čili za dobu, jejíž délku vyjadřuje jednička se 139 nulami). Zároveň tvrdí, že s 95-procentní pravděpodobností k tomu nedojde dříve než za 10 na 58 let. Výsledky jejich výzkumu publikoval časopis Physical Review D.

Anders Andreassen. Kredit: Harvard University.

Podle prvního autora studie Anderse Andreassena z Harvardu se s kolegy snažili analyzovat předchozí odhady konce vesmíru a dospět k důvěryhodnému údaji. Standardní model částicové fyziky zahrnuje elementární částice, tři z čtyřech základních fyzikálních sil (tedy kromě gravitace), a také nedávno potvrzený Higgsův boson. Standardní model je doposud velmi úspěšnou teorií a obstál v řadě důmyslných testů a pozorování. Přesto v něm jsou jisté nejasnosti a v nich bych se mohla skrývat exotická fyzika.

Jedna z takových nejasností vyplývá z nejisté hmotnosti svrchního (top) kvarku, který je nejhmotnější ze všech pozorovaných elementárních částic, a také z (poněkud méně) nejisté hmotnosti Higgsova bosonu. Podle těchto nejistých veličin je přitom náš vesmír přesně na hranici mezi stabilním a metastabilním vesmírem. A to má své závažné důsledky.

Náš vesmír je na hranici mezi stabilním a metastabilním vesmírem. Kredit: Andreassen et al. (2018).

Vyplývá z toho, že Higgsův boson nemusí být ve své konfiguraci s nejnižší možnou hmotností, kterou mu připouští Standardní model. Možná je v takovém energetickém stavu, který je sice hodně stabilní, ale nikoliv zcela stabilní. Zároveň je možné, že by se Higgsův boson mohl působením jistých kvantových mechanismů „přesunout“ do zmíněného stavu s nejnižší možnou hmotností.

Pokud k takovému fázovému přechodu skutečně dojde, tak následky budou totálně devastující. Higgsův boson totiž sám o sobě zprostředkovává hmotnost ostatních částic. Pokud by došlo ke změně vlastností Higgsova bosonu, tak by v tom místě nejspíš došlo ke zhroucení známého vesmíru. Vznikla by bublina negativní energie, která se začne rozpínat rychlostí světla a naprosto zničí všechno, s čím se setká.

Máme kvůli tomu špatně spát? Nejspíš ne. Ani samotní autoři si nejsou jistí. Nevíme, jestli je vesmír konečný nebo nekonečný, což by určitě mělo na osud vesmíru vliv. Standardní model také neobsahuje temnou hmotu ani temnou energii. A pokud takové věci existují, tak by mohly výrazně přispět buď ke větší, nebo naopak menší stabilitě našeho vesmíru. Proto je vlastně životně důležité temnou hmotu a temnou energii objevit nebo případě vyloučit, že existují. A do té doby, rozhodně carpe diem.

Literatura
New Scientist 19. 3. 3018, Physical Review D 97: 056006.