Πώς δημιουργήθηκε το σύμπαν; Οι θεωρίες είναι πολλές, όμως μια νέα μελέτη στο περιοδικό Physical Review Letters προτείνει ένα εντυπωσιακά απλό και φυσικό σενάριο: ο κοσμικός πληθωρισμός – η αρχική, υπερταχεία διαστολή του σύμπαντος – ίσως συνέβη μέσα σε ένα θερμό περιβάλλον γεμάτο από γνωστά στοιχειώδη σωματίδια.
Η έρευνα, που πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες του Ινστιτούτου Φυσικής Μαξ Πλανκ, αποδίδει κεντρικό ρόλο στη ισχυρή πυρηνική δύναμη, μία από τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις της φύσης. Αυτό σημαίνει ότι τα πρώτα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη γένεση του σύμπαντος θα μπορούσαν θεωρητικά να μελετηθούν στη Γη.
Ένα θερμό ξεκίνημα για το σύμπαν
Σύμφωνα με την ομάδα, πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη το σύμπαν βίωσε μια σύντομη περίοδο επιταχυνόμενης διαστολής. Οι παραδοσιακές θεωρίες υποστηρίζουν ότι αυτή η πρώιμη φάση ήταν «ψυχρή» και άδεια, απαιτώντας έναν άγνωστο μηχανισμό που αργότερα «άναψε» το καυτό πλάσμα του Big Bang.
Η νέα μελέτη όμως δείχνει ότι ο πληθωρισμός θα μπορούσε να ήταν θερμός εξαρχής, καθώς το νεαρό σύμπαν θα βρισκόταν μέσα σε ένα «λουτρό» θερμότητας γεμάτο με σωματίδια του Καθιερωμένου Προτύπου.
Ο φυσικός Σεμπάστιαν Τσέλ από το Max Planck Institute εξηγεί:
«Η έρευνά μας δείχνει έναν εντελώς νέο δρόμο προς τον θερμό πληθωρισμό. Το πρώιμο σύμπαν, ενώ διαστελλόταν, θα μπορούσε να βρισκόταν μέσα σε ένα θερμικό περιβάλλον γνωστών στοιχειωδών σωματιδίων».
Το πλεονέκτημα αυτού του μοντέλου είναι ότι δε χρειάζεται εξωτικά σωματίδια ή υποθέσεις. Χρησιμοποιεί τις ήδη γνωστές δυνάμεις και τα σωματίδια του Καθιερωμένου Προτύπου, καθιστώντας έτσι τα πρώτα στάδια του σύμπαντος μετρήσιμα στη Γη.
Η ισχυρή δύναμη και τα σωματίδια τύπου αξιόνων
Η προσέγγιση αυτή, ωστόσο, απαιτεί μια μικρή επέκταση του Καθιερωμένου Προτύπου. Οι ερευνητές προτείνουν ότι τα γλουόνια – φορείς της ισχυρής δύναμης που κρατούν ενωμένα τα πρωτόνια και τα νετρόνια – αλληλεπιδρούν με υποθετικά σωματίδια τύπου αξιόνων.
«Η σύζευξη αυτών των σωματιδίων με την ισχυρή δύναμη παρέχει αρκετή ενέργεια ώστε να θερμανθεί το διαστελλόμενο σύμπαν», εξηγεί ο Τσέλ. «Έτσι γίνεται δυνατός ο θερμός πληθωρισμός».
Τα σωματίδια αυτά θα μπορούσαν να εξηγήσουν και άλλα μυστήρια της φυσικής, όπως τη φύση της σκοτεινής ύλης. Γι’ αυτόν τον λόγο, πειράματα όπως το MADMAX, στα οποία συμμετέχει και το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ, αναζητούν ενδείξεις για την ύπαρξή τους.
Ο Τσέλ καταλήγει: «Με τις προσπάθειες αυτές, βλέπουμε ρεαλιστικές πιθανότητες να ελέγξουμε το μοντέλο του θερμού πληθωρισμού σε μελλοντικά πειράματα».
Περισσότερες πληροφορίες: Kim V. Berghaus et al, Θερμός Πληθωρισμός με το Καθιερωμένο Μοντέλο, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/9nn9-bsm9
Πληροφορίες περιοδικού: Επιστολές Φυσικής Ανασκόπησης
Παρέχεται από το Max-Planck-Institut für Physik
