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Was Hawking wirklich bedeutete

Posted by admin

Wenn Sie ein Wissenschaftsbegeisterter sind, sind Sie diese Woche wahrscheinlich auf Schlagzeilen gestoßen, in denen behauptet wird, dass der Physiker Stephen Hawking glaubt, dass das Higgs-Boson das Ende des Universums verursachen wird.

Dies ist eine umwerfende Falschdarstellung der Wissenschaft. Das Universum ist sicher und wird es noch sehr lange sein — für Billionen von Jahren.

Um zu verstehen, wie abscheulich Hawkings Worte verdreht wurden, müssen wir zuerst seine Aussage verstehen. Um nur ein wenig zu paraphrasieren, sagte Hawking, dass sich das Universum in einer Welt, in der das Higgs—Boson und ein anderes fundamentales Teilchen — das Top-Quark – die Massen haben, die Wissenschaftler gemessen haben, in einem metastabilen Zustand befindet.

Grundsätzlich bedeutet metastabil „irgendwie stabil.“ Also, was bedeutet das? Betrachten wir ein Beispiel. Nehmen Sie ein Billardqueue und legen Sie es auf den Billardtisch. Das Stichwort ist stabil; es geht nirgendwo hin. Nehmen Sie das gleiche Stichwort und balancieren Sie es auf Ihrem Finger. Das ist instabil; Unter fast allen Umständen fällt das Stichwort um.

Die Analogie für ein metastabiles Objekt ist ein Barhocker. Unter fast allen Umständen wird der Hocker für alle Ewigkeit dort sitzen. Wenn Sie den Stuhl jedoch hart genug stoßen, fällt er um. Wenn der Hocker fällt, ist er stabiler als er war, genau wie der Pool-Queue, der auf dem Tisch liegt.

Jetzt müssen wir das Universum und die Gesetze, die es regieren, einbringen. Hier ist ein wichtiger Leitsatz: Das Universum ist faul — eine riesige, kosmische Stubenhocker. Wenn überhaupt möglich, wird das Universum einen Weg finden, sich in den niedrigsten Energiezustand zu bewegen, den es kann. Eine einfache Analogie ist ein Ball an der Seite eines Berges. Es wird den Berghang hinunterrollen und am Fuße des Tals zur Ruhe kommen. Dieser Ball befindet sich dann in einer stabilen Konfiguration.

Das Universum ist genauso. Nachdem der Kosmos geschaffen wurde, sollten sich die Felder, aus denen das Universum besteht, in einem möglichst niedrigen Energiezustand angeordnet haben.

Es gibt einen Vorbehalt. Es ist möglich, dass es wenig „Täler“ im Energiehang geben könnte. Als sich das Universum abkühlte, könnte es in einem dieser kleinen Täler gefangen gewesen sein. Im Idealfall würde das Universum gerne in das tiefere Tal darunter fallen, aber es könnte gefangen sein.

Dies ist ein Beispiel für einen metastabilen Zustand. Solange das kleine Tal tief genug ist, ist es schwer herauszukommen. In der Tat ist es mit der klassischen Physik unmöglich, daraus herauszukommen.

Wir leben jedoch nicht in einer klassischen Welt. In unserem Universum müssen wir die Natur der Quantenmechanik berücksichtigen. Es gibt viele Möglichkeiten, den Quantenbereich zu beschreiben, aber eine der hier relevantesten Eigenschaften ist „Seltene Dinge passieren.“ Im Wesentlichen, wenn das Universum in einem kleinen Tal der Metastabilität gefangen wäre, könnte es schließlich aus dem Tal tunneln und in das tiefere Tal darunter fallen.

Welche Konsequenzen hat es also, wenn das Universum von einem Tal ins andere rutscht? Nun, die Regeln des Universums werden von dem Tal bestimmt, in dem es sich befindet. Im metastabilen Tal, das unser bekanntes Universum definiert, haben wir die Regeln der Physik und Chemie, die es der Materie ermöglichen, sich zu Atomen und schließlich zu uns zusammenzusetzen.

Wenn das Universum in ein anderes Tal schlüpfen würde, wären die Regeln, die Materie und Energie regieren, anders. Dies bedeutet unter anderem, dass Teilchen wie Quarks und Leptonen unmöglich sein könnten. Die bekannten Kräfte, die die Wechselwirkung dieser Teilchen regeln, gelten möglicherweise nicht. Kurz gesagt, es gibt keinen Grund zu glauben, dass wir überhaupt existieren würden.

Hätten wir eine Warnung, wenn dieser Übergang stattgefunden hätte? Eigentlich hätten wir gar keine Warnung. Wenn das Universum irgendwo im Kosmos von einem metastabilen Tal zu einem tieferen übergehen würde, würden sich die Gesetze der Physik ändern und mit Lichtgeschwindigkeit wegfegen. Als die Schockwelle über das Sonnensystem ging, verschwanden wir einfach, da die Gesetze, die die Materie regeln, die uns ausmacht, nicht mehr gelten. In einer Sekunde wären wir hier, in der nächsten wären wir weg.

Zurück zur ursprünglichen Frage: Was sagt uns das Higgs-Boson dazu? Es stellt sich heraus, dass wir das Standardmodell verwenden können, um uns zu sagen, ob wir uns in einem stabilen, instabilen oder metastabilen Universum befinden.

Wir wissen, dass wir nicht in einer instabilen leben, weil wir hier sind, aber die anderen beiden Optionen sind offen. Also, was ist die Antwort? Es hängt von zwei Parametern ab: der Masse des Top-Quarks und der Masse des Higgs-Bosons.

Wenn wir unserem Verständnis des Standardmodells folgen, kombiniert mit unseren besten Messungen, scheint es, dass wir in einem metastabilen Universum leben, das eines Tages ohne Vorwarnung verschwinden könnte. Sie können vergeben werden, wenn Sie diese Aussage als Grund nehmen, sich heute Abend einer seltenen Behandlung hinzugeben.

Aber bevor ihr euch zu viel gönnt, nehmt ein paar Worte der Vorsicht zur Kenntnis. Mit dem gleichen Standardmodell, mit dem wir herausgefunden haben, ob der Kosmos metastabil ist, können wir vorhersagen, wie lange es wahrscheinlich dauern wird, bis die Quantenmechanik das Universum vom metastabilen zum stabilen Tal gleiten lässt: Es wird Billionen von Jahren dauern.

Die Menschheit existiert erst seit etwa 100.000 Jahren, und die Sonne wird zu einem roten Riesen heranwachsen und die Erde in etwa 5 Milliarden Jahren verbrennen. Da wir über das Universum sprechen, das seit Billionen von Jahren als metastabiler Zustand existiert, ist es vielleicht eine schlechte Idee, heute Abend zu viel zu essen.

Es ist wichtig zu beachten, dass das Finden des Higgs-Bosons keinen Einfluss darauf hat, ob sich das Universum in einem metastabilen Zustand befindet. Wenn wir in einem metastabilen Kosmos leben, ist dies seit der Erschaffung des Universums so. Die Entdeckung des Higgs-Bosons hat keinerlei Einfluss darauf, ob sich das Universum in einem metastabilen Zustand befindet.

Zurück zu den ursprünglichen, übermäßig gehypten Mediengeschichten, können Sie sehen, dass es einen Kern der Wahrheit und ein Fass voller Hysterie gab. Es besteht keine Gefahr, und es ist völlig in Ordnung, die Nachrichtenberichte über die Entdeckung und sorgfältige Messung des Higgs-Bosons wieder mit großem Interesse zu verfolgen. Und, ja, du musst morgen zur Arbeit gehen.

Eine Version dieses Artikels wurde heute in Fermilab veröffentlicht.

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