Wielki Zderzacz Hadronów umożliwi podróże w czasie

Bozon Higgsa (cząstka elementarna, która ma wyjaśnić pochodzenie wszechświata) uchwycony w lipcu ubiegłego roku przez Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) może otworzyć na oścież bramy do podróży w czasie. Fizycy potwierdzają, że odkrywszy bozon Higgsa, największy akcelerator cząstek na świecie spełnił swoje zadanie, ale to nie koniec.

Od marca LHC ma udać się na dwuletnie wakacje, podczas których urządzenie to zbierać ma energię na kolejną serię eksperymentów. Od momentu uruchomienia akceleratora w 2008 r. osiągnięto energię zderzeń na poziomie 8 TeV (teraelektronowolt - jednostka energii), jednak dla fizyków to zdecydowanie za mało. Pożądana przez nich wartość 14 TeV ma zostać przekroczona po ponownym uruchomieniu LHC na przełomie 2014 i 2015 r. Niektórzy z fizyków sugerują, że po osiągnięciu pełni mocy Wielki Zderzacz Hadronów będzie można wykorzystać jako... wehikuł czasu!

Wielkiemu Zderzaczowi Hadronów przypisywano już przeróżne znaczenia. Jedni spekulowali, że akcelerator stanie się maszyną końca świata, inni, że otworzy drzwi do równoległych wymiarów. Najbardziej intrygująca wydaje się teoria zakładająca, że LHC może być wykorzystany jako wehikuł czasu.

Taką hipotezę - jeszcze przed odkryciem bozonu Higgsa - wysnuło dwóch fizyków, Thomas Weiler i Chui Man Ho. Zaobserwowanie "boskiej cząstki" może stać się podstawą do wysyłania wiadomości, zarówno do przyszłości, jak i przeszłości, bez stwarzania fizycznych paradoksów.

Jak to możliwe, by akcelerator cząstek stał się pierwszą machiną zdolną do przenoszenia materii w czasie? Podwaliny pomysłu Weilera i Ho stanowi jedna z najbardziej egzotycznych teorii współczesnej fizyki.

Teoria Wszystkiego (TW) to hipotetyczna teoria fizyczna opisująca w spójny sposób wszystkie zjawiska fizyczne i pozwalająca przewidzieć wynik dowolnego eksperymentu. TW próbuje połączyć mechanikę kwantową z ogólną teorią względności, jednak do tej pory żadna z proponowanych teorii nie przeszła empirycznego sita naukowców. Głównym problemem zawsze okazywały się fundamentalne różnice w prawach fizyki klasycznej i kwantowej, a wszelkie próby renormalizacji kończyły się niepowodzeniem.

Teoria Wszystkiego mogłaby rozwiązać problem istnienia demona Laplace'a, czyli hipotetycznej istoty dysponującej kompletną wiedzą o położeniu wszystkich cząstek elementarnych wszechświata oraz wszelkich sił działających na nie. Dzięki tej analizie hipotetyczny demon Laplace'a jest zdolny przewidzieć każde zdarzenie w przeszłości i przyszłości. Idea ta nie ma obecnie praktycznego zastosowania, bowiem odgadnięcie zachowania nawet prostego układu z daną pełną wiedzą na temat sił w nim działających, jest praktycznie niemożliwe.

Obecnie najbardziej zaawansowaną teorią pretendującą do miana TW jest 11-wymiarowa M-teoria, o którą opierają się przemyślenia Weilera i Ho. M-teoria została wymyślona w 1995 r. przez amerykańskiego fizyka, choć jej piętą achillesową jest brak możliwości jej eksperymentalnego sprawdzenie. M-teoria przewiduje istnienie superstrun, supercząstek oraz bran (skrót od "membrana"), czyli egzotycznych obiektów, swoistych rusztowań dla naszego wszechświata oraz wszechświatów równoległych. Brany istnieją samodzielnie w hiperprzestrzeni i stanowią mocowania dla strun, na których rozpościerają się wszystkie wszechświaty. Klasyczna M-teoria zakłada istnienie 11-wymiarowej (my znamy jedynie cztery z nich) hiperprzestrzeni, w której występują tzw. wszechświaty membranowe.

Podstawowe składowe naszego wszechświata są w sposób stały przytwierdzone do brany i nie mogą przemieszczać się do innych wymiarów. Niektórzy twierdzą jednak, że grawitacja będąca wyraźnie słabszym oddziaływaniem niż pozostałe elementarne siły, może rozpraszać się także w innych wymiarach. Innym hipotetycznym podróżnikiem w multiwymiarowej czasoprzestrzeni jest tzw. singlet Higgsa, który oddziałuje z grawitacją, ale nie wpływa na żadną z innych sił.

- Nasza teoria to przypuszczenie - nie łamie ona żadnych praw fizyki. Jednym z głównych zadań LHC było znalezienie bozonu Higgsa - cząsteczki, która według fizyków wyjaśnia, dlaczego obiekty we wszechświecie posiadają masę. Wraz z bozonem Higgsa może występować druga z egzotycznych cząsteczek nazywana singletem Higgsa. Najprawdopodobniej ją także udało się zaobserwować fizykom podczas odkrycia "boskiej cząstki" - powiedział pracujący na Uniwersytecie Vanderbilt, Weiler.

Według opinii Weilera i Ho, singlety mają zdolność przeskakiwania w dodatkowy piąty wymiar, w którym mogą poruszać się w czasie, pojawiając się w przyszłości i przeszłości. Gdyby udało się okiełznać potencjał tych nieuchwytnych cząstek, możliwa stałaby się komunikacja z innymi punktami na linii czasu niż teraźniejszość.

- Najbardziej pociągający element naszego podejścia do podróży w czasie zakłada uniknięcie jakichkolwiek paradoksów. Nie jest możliwe, aby taką podróż odbył człowiek, ale specjalne cząstki mogą przeskakiwać w dowolne punkty czasoprzestrzeni. Jeżeli uda się opanować możliwości singletów Higgsa, realne stanie się wysyłanie wiadomości w przyszłość. Zakładając, że pewnego dnia staniemy się cywilizacją odpowiednio zaawansowaną technologicznie, może nawet uda się nam otrzymać wiadomość zwrotną - dodał fizyk.

Zainteresowanie Weilera podróżami w czasie narodziło się w 2005 roku, kiedy to fizyk próbował wyjaśnić anomalie zaobserwowane przy eksperymentach z neutrinami - cząsteczkami, które bardzo rzadko reagują ze zwykłą materią. Naukowcy szacują, że w pojedynczej sekundzie przez ludzkie ciało przepływają tryliony neutrin, które w żaden sposób nie wpływają na ludzki organizm.

Weiler wraz z zespołem badawczym wysunął teorię istnienia hipotetycznej cząstki zwanej "sterylnym neutrino", które oddziałuje jedynie z siłą grawitacji. Dzięki temu, sterylne neutrino nie jest połączone z branami i może wykazywać zdolność do poróżowania między wymiarami. Einstenowska teoria względności sugeruje, że w odpowiednich warunkach przekroczenie prędkości światła, oznaczałoby cofanie się w czasie. Fizycy przypuszczają, że sterylne neutrina są do tego zdolne i wybierają najkrótszą drogę do innych wymiarów. Podobnie może zachowywać się para bozon-singlet Higgsa.

Czy Wielki Zderzacz Hadronów faktycznie może posłużyć jako wehikuł czasu? Obserwując założenia fizyków, wydaje się to możliwe. Podobne teorie, wyśmiewane i uznawane przez społeczeństwo za bajki, niejednokrotnie zmieniały oblicze świata nauki - z tą przedstawioną powyżej może być tak samo. Wiele wskazuje na to, że podróże w czasie to tylko - nomen omen - kwestia czasu.