Para entender la relación del bosón de Higgs (y el campo de Higgs) con la inflación universal (expansión), uno debe entender qué es el bosón de Higgs. El bosón de Higgs se conoce como una partícula elemental en física de partículas. Una partícula elemental es una partícula sin subestructura conocida, lo que significa que no se sabe qué es lo que la compone. Sin embargo, se sabe que el Bosón de Higgs es una excitación cuántica del Campo de Higgs (en otras palabras, hace que el campo haga cosas o reaccione de cierta manera). El espacio y el tiempo no contienen campos cuánticos como el campo de Higgs. Están hechos de ellos, como en las leyes que gobiernan estos campos cuánticos que gobiernan el universo.
Se cree que en los primeros 10 ^ -35 segundos de la existencia del universo (un período de tiempo muy, muy corto, de hecho inconcebiblemente corto), el universo estuvo en un momento de superinflación. Se teoriza que en este momento de hiperinflación, hubo una gran excitación del campo de Higgs que causó la “creación” de increíbles cantidades de espacio. Por supuesto, en el Modelo Estándar de Física de Partículas, se teoriza que una “partícula elemental de espín cero” podría haber causado esto. El bosón de Higgs es una partícula elemental de giro cero, por lo que se cree que la existencia de estas partículas al comienzo del universo conduce a una expansión increíblemente rápida durante una fracción de segundo. Sin embargo, hay problemas aquí, porque se cree que debería haber una interacción gravitacional significativa entre el campo de Higgs y la curvatura de la geometría del espacio-tiempo. Por lo tanto, se cree que la excitación del campo de Higgs por sí sola no podría haber causado tal expansión.
Entonces, los científicos piensan que, de hecho, puede haber partículas más grandes y más masivas que trabajaron con otros campos cuánticos potencialmente desconocidos para desempeñar un papel en la expansión temprana del universo. Lo que pasa con el campo de Higgs es que en el vacío (a diferencia del campo electromagnético, por ejemplo) tiene una constante diferente de cero. Lo que significa que tiene un valor en todo momento, y continuará funcionando y causará acción siempre. Después de un proceso conocido como ruptura espontánea de simetría , el campo de Higgs se divide en diferentes campos. El primero es dinámico y sus cuantos son los bosones de Higgs. El segundo es un campo constante (también conocido como el valor de expectativa de vacío ) que permite que el campo de Higgs interactúe con otros campos, que luego interactúan con ellos mismos. Entonces, el campo de Higgs es responsable de dar masa a los otros campos. Esto se conoce como el mecanismo de Higgs y se cree que es responsable de dar masa a las partículas (que no sean gluones, fotones y neutrinos). No tengo la experiencia para explicar las matemáticas detrás de esto (ya que no soy físico).
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Especulación:
Pero uno podría pensar (y solo estoy especulando aquí) que el Mecanismo de Higgs tuvo un papel que desempeñar en la inflación temprana del universo, ya que podría haber aplicado cantidades muy diferentes de masa (y posteriormente gravedad) a las primeras partículas desconocidas que ayudó en la rápida inflación del universo. Al principio, había fluctuaciones cuánticas locas, por lo que uno podría pensar que cualquier cosa podría ser posible. Espero que esto haya ayudado, porque esto confunde incluso a los más inteligentes de nosotros. Yo mismo encuentro increíblemente difícil entender esto, porque requiere un vasto conocimiento de Física Teórica que simplemente no tengo. Aquí hay un diagrama para ayudar a explicar la evolución del universo:
Y aquí hay una ilustración de un bosón de Higgs. El crédito va al CERN.
