Wie ein falsches Vakuum zur Zerstörung des Universums führen könnte

Als 2012 Physiker des CERN mit Hilfe des Large Hadron Colliders das Higgs-Boson entdeckten, bestätigten sie damit nicht nur den letzten wichtigen Baustein des Standardmodells der Elementarteilchenphysik, der erklärt, wie Teilchen ihre Masse erhalten (durch das Higgs-Feld, durch das sie sich bewegen wie durch eine zähflüssige Masse). Sie maßen dabei auch das Gewicht des Higgs-Teilchens, das bei 125GeV liegt (Giga-Elektronenvolt). Und das ist nicht nur eine Zahl: Es bedeutet, dass sich unser Universum sehr wahrscheinlich in einem metastabilen Zustand befindet, einem Zustand also, der nur auf den ersten Blick stabil ist, sich aber sehr schnell ändern kann.

Die Physiker sprechen hier von einem “falschen Vakuum”. Was bedeutet das? Ein echtes Vakuum meint in diesem Zusammenhang einen Bereich mit minimaler Energie. Sie muss nicht null sein. Ein echtes Vakuum kann auch Masse und Energie enthalten. Nur darf es keinen Zustand geben, in dem dieser Bereich noch weniger Energie enthält. Dann wäre es ein falsches Vakuum. Das können Sie sich gut vorstellen, indem Sie mit dem Rad auf einen hohen Berg fahren. Oben angekommen, lassen Sie Ihr Fahrrad rollen. Sie landen unweigerlich im Tal. Aber was, wenn hinter dem Tal ein weiterer Berg folgt, hinter dem noch ein Tal wartet – das tiefer ist als das, in dem Sie sich gerade befinden? Ihr Fahrrad hat immer noch potenzielle Energie. Es könnte ganz allein in dieses tiefere Tal rollen, gäbe es da nicht den dämlichen Berg dazwischen.

In so einem Zwischental befindet sich das Universum also wahrscheinlich. Das ist an sich noch kein Problem. Aber das Universum ist kein Fahrrad. Es gibt zwei Wege, wie es den Berg überwinden kann. Weg 1 führt

über die Spitze. Ein Moped kommt von hinten und schiebt Sie über den Zwischenberg. Wenn Sie nur hoch genug kommen, flutscht der Rest von allein, und Sie landen im Tal. Weg 2 ist ein Tunnel. Jemand gräbt Ihnen ein Loch durch den Berg, und Sie rollen hindurch. Das Universum besteht nun nicht aus Asphalt und Erde, sondern aus Quantenfeldern. Quanten brauchen aber keinen Tunnel, um sich durch ein Hindernis zu bewegen. Oder sie bringen sich ihren Tunnel mit, in Form des Tunneleffekts, der u.a. bei Transistoren Verwendung findet. Das Universum könnte also entweder angeschoben werden, bis es den Zwischenberg überwinden kann – oder es entscheidet sich, den Weg hin zum wahren Vakuum durch den Tunnel zu gehen. Natürlich ist das Universum nicht bewusst. Die Entscheidung könnte der Zufall herbeiführen, die natürliche Entwicklung des Alls könnte sie begünstigen (etwa durch eine andauernde Zufuhr Dunkler Energie), oder ein allzu wagemutiger Alien (oder Mensch) in der Zukunft, der ein besonders energiereiches Teilchen erzeugt.

Wie würde sich der Übergang vom falschen zum echten Vakuum auswirken? Die physikalischen Konstanten würden sich ändern. Materie, wie wir sie kennen, gibt es dann nicht mehr. Keine Atome, keine Chemie. Auch keine Menschen, klar. Wie wahrscheinlich so ein Übergang ist, weiß man heute noch nicht. Insbesondere bei der Masse des Top-Quarks, die eine wesentliche Rolle spielt, gibt es noch Unsicherheiten. Eine neue Physik, wie sie schon am Horizont zu sehen ist, könnte zudem alle gegenwärtigen Berechnungen umwerfen. Käme es zu einem Übergang, würde sich dieser mit beinahe Lichtgeschwindigkeit blasenförmig im All ausbreiten. Wir würden es erst mitbekommen, wenn alles zu spät wäre. Ist ja auch irgendwie tröstlich, oder?

Die aktuellen Messwerte für das Topquark und das Higgs-Boson machen es wahrscheinlich, dass sich unser Universum in einem nur scheinbar stabilen Zustand befindet (gelber Bereich). (Bild: Markkanenen / Rajantie / Stopyra)

 

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.