Zou het universum eigenlijk niet mogen bestaan?

Volgens een nieuwe theorie binnen de fysica zou het universum nooit gevormd mogen zijn. Deze merkwaardige vaststelling werd gemaakt op basis van nieuwe fysische modellen. De modellen suggereren dat het universum slechts enkele milliseconden na de oerknal in elkaar gestort zou moeten zijn.

Kosmische inflatie en de oerknal

Een eerste mogelijke verklaring voor deze nieuwe theorie is de kosmische inflatie. Dit laatste proces slaat op de exponentiële expansie van het primordiale universum. Tijdens deze expansie zouden er, althans volgens Albert Einstein, gravitationele golven ontstaan zijn. Dit zijn theoretische rimpelingen in de ruimtetijd. Je kan ze een beetje vergelijken met de rimpelingen die ontstaan op een wateroppervlak wanneer er bijvoorbeeld een bal in een zwembad wordt gegooid. Een belangrijk verschil is echter dat gravitationele golven zich niet doorheen een oppervlak propageren, maar door een driedimensionale ruimte en dit aan de snelheid van het licht.

Doordat een onderzoeksgroep in 2014 deze theoretische gravitationele golven heeft waargenomen, hebben ze bewijs kunnen leveren voor het bestaan van kosmische inflatie.

Het Brout-Englert-Higgsveld

Niet alleen de kosmische inflatie speelde een belangrijke rol in ontstaan van het vroege universum, ook het Brout-Englert-Higgsveld was hierbij onmisbaar. Dit laatste is een hypothetisch energieveld dat de massa van alle elementaire deeltjes veroorzaakt. Een belangrijk aspect van het Brout-Englert-Higgsveld zijn de Higgsbosonen. Simplistisch voorgesteld vormen deze deeltjes de klontjes in een dikke soep (het Brout-Englert-Higgsveld). Wanneer er zich meer klontjes, en dus meer bosonen, in de soep bevinden, zullen alle elementaire deeltjes zich hier moeilijker doorheen kunnen verplaatsen. Bijgevolg bepaald het Brout-Englert-Higgsveld de beweeglijkheid, en daarmede de massa, van alle elementaire deeltjes.

Het instorten van het universum

Nu wetenschappers meer weten over zowel komische inflatie en het Brout-Englert-Higgsveld, hebben theoretische fysici getracht het ontstaan van de kosmische inflatie na de oerknal te reproduceren. Eigenaardig genoeg suggereerden hun resultaten dat het nieuw ontstane universum terug in elkaar zou moeten storten. Dit zou het resultaat zijn van kwantumfluctuaties, wat schommelingen in de energie in een vacuüm zijn. Hoewel vacuüm een lege ruimte is, bezit het toch een zekere energie. Deze energie is niet stabiel, en zal bijgevolg fluctueren om een bepaalde waarde. Hierdoor kunnen deeltjes als het ware uit het niets verschijnen en verdwijnen in een vacuüm.

De kwantumfluctuaties zouden het Brout-Englert-Higgsveld ontwricht moeten hebben, waardoor het gehele universum in een lagere staat van energie terecht komt en vervolgens in elkaar stort.

Hoe komt het dan dat het universum wel bestaat?

Volgens de onderzoeksgroep moeten er nieuwe fysische verschijnselen zijn die op een of andere wijze geïmplementeerd dienen te worden in hun theorie. Een mogelijk fysisch verschijnsel dat gebruikt zou kunnen worden is supersymmetrie. In deze theorie heeft elk elementair deeltje een superpartner die dezelfde massa heeft.

Tot slot

Hoewel er sterk bewijs werd geleverd voor het bestaan van de gravitationele golven moeten de gemaakte observaties toch in vraag gesteld worden. Zo zou het mogelijk kunnen zijn de waargenomen signalen geen gravitationele golven waren maar kosmisch stof. Verder onderzoek moet hierover uitsluitsel geven.

Daarnaast is deze theorie niet de eerste waarbij Higgsbosonen een belangrijke rol spelen in het ineenstorten van het universum. Zo toonden de uitkomsten van eerdere berekeningen al aan dat de massa van de Higgsbosonen, die zich juist op het randje van universele stabiliteit bevindt, uiteindelijk zou moeten leiden tot het ineenstorten van het universum.

Lees verder

• De grootste objecten in het heelal
• Wormgaten: sciencefiction of realiteit?
• Hoe wordt een ster geboren?
• Wat is een multiversum?