จักรวาลที่ไม่มีกำลังอ่อนแออาจมีดาวและชีวิต

นักฟิสิกส์กล่าวว่าจักรวาลสำรองสามารถทำได้โดยไม่มีแรงพื้นฐานอย่างใดอย่างหนึ่งแรงพื้นฐานไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเท่ากันทั้งหมด จักรวาลทางเลือกที่ไม่มีแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่กองกำลังพื้นฐานที่ควบคุมสสารทั้งหมดในจักรวาลของเรายังคงก่อตัวเป็นกาแลคซี ดวงดาว ดาวเคราะห์ และบางทีอาจเป็นชีวิตตามการคำนวณที่เผยแพร่ออนไลน์เมื่อวันที่ 18 มกราคมที่ arXiv.org

นักวิทยาศาสตร์คิดมานานแล้วว่าจักรวาลของเราจะไม่มีอยู่จริง หรืออย่างน้อยที่สุดก็ไม่อาจดำรงชีวิตได้ หากไม่มีกฎทางกายภาพบางประการ ตัวอย่างเช่น ถ้าแรงโน้มถ่วงแรงกว่าที่เป็นอยู่มาก สสารส่วนใหญ่จะยุบตัวเป็นหลุมดำ ถ้ามันอ่อนแอกว่านั้น จักรวาลก็จะไม่ก่อตัวโครงสร้างเช่นกาแล็กซีหรือดาวเคราะห์ แรงนิวเคลียร์อย่างแรงจะยึดนิวเคลียสของอะตอมไว้ด้วยกัน และแรงแม่เหล็กไฟฟ้าก็พาแสงไปทั่วจักรวาล

นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Fred Adams จากมหาวิทยาลัยมิชิแกนใน Ann Arbor กล่าวว่า “แรงทั้งสามนี้ แรงโน้มถ่วง แรง และแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นส่วนหนึ่งของข้อตกลง แต่แรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ ซึ่งมีหน้าที่ทำให้นิวตรอนสลายตัวเป็นโปรตอนอิเล็กตรอน และนิวตริโน อาจไม่จำเป็นนัก ( SN: 4/29/17, p. 22 ) “นั่นเป็นสิ่งเดียวที่คุณสามารถกำจัดได้ทั้งหมดโดยไม่ทำให้ทุกอย่างยุ่งเหยิง” เขากล่าว

การศึกษาก่อนหน้านี้ได้โต้แย้งว่าจักรวาลที่ขาดกำลังอ่อนสามารถดำรงอยู่ได้ 

นักฟิสิกส์บางคนคิดว่าจักรวาลของเราเป็นเพียงหนึ่งในจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งมีจักรวาลที่แตกต่างกันมากมายอยู่เคียงข้างกัน อาจถูกควบคุมโดยกฎทางกายภาพที่แตกต่างกัน เราอาศัยอยู่ที่นี่เพียงเพราะเราไม่สามารถอยู่ที่อื่นได้ ( SN Online: 10/10/14 ) นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าว

“ผู้คนพูดถึงจักรวาลราวกับว่าพวกมันถูกปรับแต่งมาอย่างดี หากคุณเปลี่ยนแปลงสิ่งต่าง ๆ เพียงเล็กน้อย ชีวิตจะตาย” อดัมส์กล่าว แต่ “จักรวาลและดวงดาวยังมีหนทางสู่ความสำเร็จอีกมากมาย”

ในการวิจัยครั้งใหม่ เขาและเพื่อนร่วมงานได้จำลองว่าสสารถูกสร้างขึ้นในบิกแบงแล้วรวมตัวเป็นดวงดาวได้อย่างไร แต่ไม่มีผลกระทบจากแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ ในจักรวาลของเรา ผลที่ตามมาจากการสลายตัวของนิวตรอนอย่างหนึ่งก็คือ จักรวาลส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน ซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและอิเล็กตรอนตัวเดียว ในแกนที่ร้อนของดาว ดาวฤกษ์จะหลอมโปรตอนให้เป็นฮีเลียมและธาตุที่หนักกว่า แล้วกระจัดกระจายไปในอวกาศ ช่วยสร้างทุกอย่างตั้งแต่ดาวเคราะห์ไปจนถึงนักฟิสิกส์ แต่หากไม่มีแรงอ่อน จักรวาลจะเต็มไปด้วยนิวตรอนที่ไม่สลายตัว ซึ่งเป็นจุดสิ้นสุดสำหรับการสร้างองค์ประกอบที่หนักกว่า

วิธีเดียวที่เอกภพสามารถสร้างสสารที่ซับซ้อนได้คือการเริ่มต้นด้วยนิวตรอนและโปรตอนอิสระน้อยกว่าที่จักรวาลของเราทำ ด้วยวิธีนี้ นิวตรอนและโปรตอนสามารถเชื่อมโยงกันและทำให้เกิดดิวเทอเรียม หรือที่เรียกว่าไฮโดรเจนหนัก ดังนั้นอดัมส์และเพื่อนร่วมงานของเขาจึงปรับแต่งเนื้อหานิวตรอนและโปรตอนเริ่มต้นของจักรวาลจำลองด้วย

ดาวที่เติมด้วยดิวเทอเรียมจะยังคงส่องแสง 

การจำลองแสดงให้เห็น แต่วัตถุจะดูแตกต่างออกไป การเผาไหม้ดิวเทอเรียมมีประสิทธิภาพมากกว่าการเผาไหม้ไฮโดรเจน ดังนั้นดาวเหล่านี้จะร้อนกว่า ใหญ่กว่า และแดงกว่าดาวของเราเล็กน้อย แต่ดวงดาวยังสามารถสร้างองค์ประกอบทั้งหมดของตารางธาตุให้กลายเป็นเหล็กได้ และลมของดาวก็สามารถนำองค์ประกอบเหล่านั้นออกไปในอวกาศได้

ดาวเคราะห์ใดๆ ที่ก่อตัวขึ้นจะมีน้ำที่สร้างด้วยดิวเทอเรียมแทนที่จะเป็นไฮโดรเจน ซึ่งเป็นพิษต่อชีวิตในจักรวาลของเรา “แต่ถ้าชีวิตต้องวิวัฒนาการด้วยน้ำดิวเทอเรเตอร์ … มันอาจจะโอเค” อดัมส์กล่าว

อดัมส์และเพื่อนร่วมงานของเขาเป็นคนแรกที่สำรวจผลที่ตามมาของจักรวาลที่ “อ่อนแอ” อย่างจริงจังโดยการปรับเปลี่ยนตัวเลข Martin Rees แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาทั้งสองกล่าว

บทความนี้ไม่ได้ช่วยหาว่าลิขสิทธิ์นั้นมีจริงหรือไม่ “เราหวังว่าในที่สุดเราจะได้รู้” Rees กล่าว แต่ “ฉันหายใจไม่ออก”

ฮาร์ดิ้งดูสุริยุปราคาจากเซนต์หลุยส์ แต่เขาและเพื่อนร่วมงานได้เปิดใช้งานการสอบสวนใกล้กับเซา João do Cariri ประเทศบราซิล เพื่อสังเกตอนุภาคที่ไม่มีประจุซึ่งสูง 250 กิโลเมตรในส่วนหนึ่งของบรรยากาศที่เรียกว่าเทอร์โมสเฟียร์

การสอบสวนบันทึกคลื่นที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในเทอร์โมสเฟียร์ไปครึ่งชั่วโมงหลังจากพระอาทิตย์ตกในเซาโจเอาดูคาริริและ 55 นาทีหลังจากสิ้นสุดคราสทั้งหมด ทีมรายงาน 24 เมษายนในจดหมายวิจัยธรณีฟิสิกส์ คลื่นเกิดจากการเคลื่อนตัวของเงาของดวงจันทร์ ซึ่งทำให้บรรยากาศด้านล่างเย็นลง จุดที่เย็นนั้นทำตัวเหมือนอ่าง ดูดอากาศที่อุ่นขึ้นข้างหน้ามัน และทำให้เกิดระลอกคลื่นในชั้นบรรยากาศเมื่อจุดเย็นเคลื่อนไปทั่วโลก

สุริยุปราคาครั้ง ก่อนยังปล่อยคลื่นที่ระดับความสูงใกล้เคียงกันในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ ซึ่งเป็นพลาสมาที่มีประจุของบรรยากาศ ซึ่งคาบเกี่ยวกับเทอร์โมสเฟียร์ที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ( SN Online: 13/13/17 ) นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นคลื่นในส่วนที่ไม่มีประจุของบรรยากาศ อนุภาคเป็นกลางมีความหนาแน่นมากกว่าพลาสมาในบรรยากาศ 100 ถึง 1,000 เท่า และสิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าพวกมันมีพฤติกรรมอย่างไรด้วย Harding กล่าว