Why our universe might exist on a knife-edge | Gian Giudice

Traducător: ana Vartolomei Corector: Ariana Bleau Lugo

So last year, on the Fourth of July,

Anul trecut, pe 4 iulie,

experiments at the Large Hadron Collider

experimentele de la Marele Accelerator de Hadroni (LHC)

discovered the Higgs boson.

au descoperit bosonul Higgs.

It was a historical day.

A fost o zi istorică.

There's no doubt that from now on,

Nu există dubiu că de acum înainte,

the Fourth of July will be remembered

4 iulie va fi amintit

not as the day of the Declaration of Independence,

nu ca ziua declarației de independență,

but as the day of the discovery of the Higgs boson.

ci ca ziua descoperirii bosonului Higgs.

Well, at least, here at CERN.

Sau cel puțin aici la Centrul European de Cercetări Nucleare (CERN).

But for me, the biggest surprise of that day

Pentru mine, cea mai mare surpriză a zilei

was that there was no big surprise.

era că nu a fost mare surpriză.

In the eye of a theoretical physicist,

În ochii unui fizician teoretician,

the Higgs boson is a clever explanation

bosonul Higgs este o explicație inteligentă

of how some elementary particles gain mass,

despre cum câștigă masă câteva particule elementare,

but it seems a fairly unsatisfactory

dar pare a fi o soluție

and incomplete solution.

nesatisfăcătoare și incompletă.

Too many questions are left unanswered.

Prea multe întrebări rămân fără răspuns.

The Higgs boson does not share the beauty,

Bosonul Higgs nu prezintă frumusețea,

the symmetry, the elegance,

simetria, eleganța,

of the rest of the elementary particle world.

celorlalte particule elementare din lume.

For this reason, the majority of theoretical physicists

Din acest motive, majoritatea fizicienilor teoreticieni

believe that the Higgs boson could not

cred că bosonul nu poate fi

be the full story.

istoria completă.

We were expecting new particles and new phenomena

Ne așteptam ca particule și fenomene noi

accompanying the Higgs boson.

să acompanieze bosonul Higgs.

Instead, so far, the measurements

Până acum măsurătorile

coming from the LHC show no signs of new particles

de la LHC nu demonstrează existența unor noi particule

or unexpected phenomena.

sau a unor fenomene neașteptate.

Of course, the verdict is not definitive.

Desigur că verdictul nu e final.

In 2015, the LHC will almost double

În 2015, LHC va dubla

the energy of the colliding protons,

energia protonilor care se vor ciocni,

and these more powerful collisions

și aceste coliziuni mai puternice

will allow us to explore further the particle world,

ne vor permite să explorăm mai mult lumea particulelor,

and we will certainly learn much more.

și cu siguranță vom afla mai multe.

But for the moment, since we have found

Pentru moment, câtă vreme nu am găsit nicio

no evidence for new phenomena, let us suppose

dovadă a existenței de fenomene noi, să presupunem

that the particles that we know today,

că particulele pe care le cunoaștem astăzi,

including the Higgs boson,

incluzând bosonul Higgs,

are the only elementary particles in nature,

sunt singurele particule elementare din natură,

even at energies much larger

până și la energii mai mari

than what we have explored so far.

decât cele pe care le-am explorat până acum.

Let's see where this hypothesis is going to lead us.

Să vedem unde ne conduce ipoteza asta.

We will find a surprising and intriguing result

Vom găsi oare un rezultat surprinzător și intrigant

about our universe, and to explain my point,

despre universul nostru, și ca să vă explic la ce mă refer

let me first tell you what the Higgs is about,

permiteți-mi să vă spun ce este Higgs.

and to do so, we have to go back

Pentru asta, să ne întoarcem

to one tenth of a billionth of a second

la o zecime din bilionul de secundă

after the Big Bang.

după Big Bang.

And according to the Higgs theory,

Conform teoriei Higgs,

at that instant, a dramatic event took place

în acel moment s-a petrecut un eveniment dramatic

in the universe.

în univers.

Space-time underwent a phase transition.

Spațiul-timp a suferit o fază de tranziție.

It was something very similar to the phase transition

Era ceva similar cu faza de tranziție

that occurs when water turns into ice

care se întâmplă când apa se transformă în gheață

below zero degrees.

la sub zero grade.

But in our case, the phase transition

În cazul nostru, faza de tranziție

is not a change in the way the molecules

nu e o schimbare în aranjamentul

are arranged inside the material,

moleculelor în interiorul materiei,

but is about a change

ci o schimbare

of the very fabric of space-time.

a țesăturii spațiului-timp.

During this phase transition, empty space

În această faze de tranziție, spațiul gol

became filled with a substance

s-a umplut cu o substanță

that we now call Higgs field.

pe care noi o numim acum câmpul Higgs.

And this substance may seem invisible to us,

Acestă substanță poate ne este invizibilă,

but it has a physical reality.

dar ea are o realitate fizică

It surrounds us all the time,

Ne înconjoară tot timpul,

just like the air we breathe in this room.

exact ca aerul pe care îl respirăm în această sală.

And some elementary particles interact

Și unele particule elementare interacționează

with this substance, gaining energy in the process.

cu acestă substanță, acumulând energie în timpul procesului.

And this intrinsic energy is what we call

Acestă energie interioară e ceea ce numim

the mass of a particle,

masa unei particule,

and by discovering the Higgs boson, the LHC

Descoperind bosonul Higgs,

has conclusively proved that this substance is real,

LHC a demonstrat că această substanța e reală.

because it is the stuff the Higgs bosons are made of.

pentru că e materialul din care sunt făcuți bosonii Higgs.

And this, in a nutshell, is the essence of the Higgs story.

Asta-i în câteva cuvinte esența poveștii Higgs.

But this story is far more interesting than that.

Dar povestea e mult mai interesantă decât atât.

By studying the Higgs theory,

Studiind teoria Higgs,

theoretical physicists discovered,

fizicienii au descoperit,

not through an experiment

nu printr-un experiment,

but with the power of mathematics,

ci cu ajutorul matematicii,

that the Higgs field does not necessarily exist

că acest câmp Higgs nu există

only in the form that we observe today.

numai în forma pe care o vedem astăzi.

Just like matter can exist as liquid or solid,

Așa cum materia poate fi lichidă sau solidă,

so the Higgs field, the substance that fills all space-time,

așa și câmpul Higgs, substanța care cuprinde tot spațiul-timp

could exist in two states.

poate exista în două stări.

Besides the known Higgs state,

În afara stării Higgs cunoscute,

there could be a second state in which the Higgs field

ar putea exista o a doua stare în care câmpul Higgs

is billions and billions times denser

e de multe miliarde de ori mai dens

than what we observe today,

decât ceea ce vedem astăzi.

and the mere existence of another state

Simpla existență a celei de-a doua stări

of the Higgs field poses a potential problem.

a câmpului Higgs posedă o potențială problemă.

This is because, according to the laws

Asta deoarece conform legilor

of quantum mechanics, it is possible

mecanicii cuantice, este posibil

to have transitions between two states,

să existe tranziții între cele două stări,

even in the presence of an energy barrier

chiar și în prezența unei bariere de energie

separating the two states,

care separă cele doua stări,

and the phenomenon is called,

iar acest fenomen e denumit,

quite appropriately, quantum tunneling.

penetrare cuantică.

Because of quantum tunneling,

Din cauza penetrăriii cuantice,

I could disappear from this room

aș putea să dispar din această încăpere

and reappear in the next room,

și să reapar în următoarea încăpere,

practically penetrating the wall.

prin penetrarea peretelui.

But don't expect me to actually perform the trick

Dar nu vă așteptați chiar să fac acest truc

in front of your eyes, because the probability

în fața voastră pentru că probabilitatea

for me to penetrate the wall is ridiculously small.

de-a penetra acest perete e incredibil de mică.

You would have to wait a really long time

Ar trebui să așteptați foarte mult timp

before it happens, but believe me,

înainte să se întâmple, dar credeți-mă,

quantum tunneling is a real phenomenon,

penetrarea cuantică e un fenomen real,

and it has been observed in many systems.

și a fost observat în multe sisteme.

For instance, the tunnel diode,

De exemplu, dioda Esaki,

a component used in electronics,

o componentă folosită în electronice,

works thanks to the wonders

funcționează datorită minunăției

of quantum tunneling.

de penetrare cuantică.

But let's go back to the Higgs field.

Dar să ne întoarcem la câmpul Higgs.

If the ultra-dense Higgs state existed,

Dacă starea supra-densă există,

then, because of quantum tunneling,

atunci datorită penetrării cuantice,

a bubble of this state could suddenly appear

o bulă din această stare ar putea să apară deodată

in a certain place of the universe at a certain time,

într-un anumit loc din univers la un moment dat,

and it is analogous to what happens when you boil water.

similar cu ceea ce se întâmplă când fierbi apă.

Bubbles of vapor form inside the water,

Bule de vapori se formează în apă,

then they expand, turning liquid into gas.

se extind transformând lichidul în gaz.

In the same way, a bubble of the ultra-dense Higgs state

În același mod, o bulă din starea supra-densă Higgs

could come into existence because of quantum tunneling.

ar putea să apară datorită penetrării cuantice.

The bubble would then expand at the speed of light,

Bula s-ar extinde atunci cu viteza luminii,

invading all space, and turning the Higgs field

cuprinzând tot spațiul și transformând câmpul Higgs

from the familiar state into a new state.

din starea familiară într-o nouă stare.

Is this a problem? Yes, it's a big a problem.

Este asta o problemă? Da, e o problemă mare.

We may not realize it in ordinary life,

Poate că nu ne dăm seama de asta în viața obișnuită,

but the intensity of the Higgs field is critical

dar intensitatea câmpului Higgs e critică

for the structure of matter.

pentru structura materiei.

If the Higgs field were only a few times more intense,

Dacă acest câmp Higgs ar fi mai intens,

we would see atoms shrinking, neutrons decaying

am vedea atomi micșorându-se, neutroni descompunându-se

inside atomic nuclei, nuclei disintegrating,

în interiorul nucleilor atomici, nuclee dezintegrându-se,

and hydrogen would be

și hidrogenul ar fi

the only possible chemical element in the universe.

singurul element chimic posibil din univers.

And the Higgs field, in the ultra-dense Higgs state,

Câmpul Higgs, în starea supra-densă,

is not just a few times more intense than today,

nu e doar de câteva ori mai dens decât acum,

but billions of times,

ci de milarde de ori,

and if space-time were filled by this Higgs state,

și dacă spațiul-timp ar fi cuprins de starea Higgs,

all atomic matter would collapse.

toată materia atomică s-ar nărui.

No molecular structures would be possible, no life.

Nicio structură moleculară n-ar fi posibilă, nicio viață.

So, I wonder, is it possible

Mă întreb, ar fi posibil

that in the future, the Higgs field

ca în viitor, câmpul Higgs

will undergo a phase transition and,

să sufere o fază de tranziție

through quantum tunneling, will be transformed

și prin penetrarea cuantică să se transforme

into this nasty, ultra-dense state?

într-o stare supra-densă?

In other words, I ask myself, what is the fate

Cu alte cuvinte, mă întreb care-i soarta

of the Higgs field in our universe?

câmpului Higgs în universul nostru?

And the crucial ingredient necessary

Elementul crucial necesar

to answer this question is the Higgs boson mass.

pentru a răspunde la acestă întrebare e masa bosonului Higgs.

And experiments at the LHC found that the mass

Experimentele de la MAC au descoperit că masa

of the Higgs boson is about 126 GeV.

bosonului Higgs este de 126 GeV.

This is tiny when expressed in familiar units,

E minuscul dacă e reprezentat în unități cunoscute,

because it's equal to something like

este egal cu

10 to the minus 22 grams,

10 la minus 22 de grame,

but it is large in particle physics units,

dar e mare în unitățile fizicii subatomice.

because it is equal to the weight

Raportul e comparativ

of an entire molecule

cu o întreagă moleculă

of a DNA constituent.

ADN față de alte molecule.

So armed with this information from the LHC,

Având acestă informație de la LHC,

together with some colleagues here at CERN,

împreună cu câțiva colegi de de la CERN,

we computed the probability

am calculat probabilitatea

that our universe could quantum tunnel

cu care universul nostru ar putea trece cuantic

into the ultra-dense Higgs state,

într-o stare supra-densă Higgs,

and we found a very intriguing result.

și am descoperit un rezultat surprinzător.

Our calculations showed

Calculele noastre au arătat

that the measured value of the Higgs boson mass

că valoarea măsurată a masei bosonului Higgs

is very special.

este deosebită.

It has just the right value

Are exact valoarea necesară

to keep the universe hanging

ca să țină universul

in an unstable situation.

într-o stare instabilă.

The Higgs field is in a wobbly configuration

Câmpul Higgs se află într-o configurație instabilă

that has lasted so far

care a durat până acum,

but that will eventually collapse.

dar care într-un final se va nărui.

So according to these calculations,

Conform acestor calcule,

we are like campers

suntem ca sezoniștii

who accidentally set their tent

care și-au întins din greșeală corturile

at the edge of a cliff.

la marginea prăpastiei.

And eventually, the Higgs field

Până la urmă câmpul Higgs

will undergo a phase transition

va suferi o fază de tranziție

and matter will collapse into itself.

și materia se va prăbuși în ea însăși.

So is this how humanity is going to disappear?

Așa oare va dispărea umanitatea?

I don't think so.

Nu prea cred.

Our calculation shows that quantum tunneling

Calculele noastre ne arată că penetrarea cuantică

of the Higgs field is not likely to occur

a câmpului Higgs nu este posibilă

in the next 10 to the 100 years,

în următorii 10 la puterea 100 de ani,

and this is a very long time.

și asta înseamnă mult.

It's even longer than

E mai mult decât

the time it takes for Italy to form a stable government.

o să ia Italiei să formeze un guvern stabil.

(Laughter)

(Râsete)

Even so, we will be long gone by then.

Dar vom fi dispăruți până atunci.

In about five billion years,

În 5 miliarde de ani,

our sun will become a red giant,

soarele nostru va deveni un gigant roșu,

as large as the Earth's orbit,

mare cît orbita Pământului,

and our Earth will be kaput,

iar Pământul nostru va fi distrus,

and in a thousand billion years,

și într-o mie de miliarde de ani,

if dark energy keeps on fueling

dacă energia neagră va continua să alimenteze

space expansion at the present rate,

expansiunea spațiului la viteza actuală,

you will not even be able to see as far as your toes,

nu veți mai putea vedea nici degetele de la picioare,

because everything around you

pentru că totul în jurul vostru

expands at a rate faster than the speed of light.

se extinde la o viteză mai mare decât viteza luminii.

So it is really unlikely

E foarte improbabil

that we will be around to see the Higgs field collapse.

să mai fim aici să vedem câmpul Higgs năruindu-se.

But the reason why I am interested

Motivul pentru care sunt interesat

in the transition of the Higgs field

de tranziția câmpului Higgs

is because I want to address the question,

este pentru că vreau să adresez întrebarea,

why is the Higgs boson mass so special?

de ce masa bosonului Higgs e atât de specială?

Why is it just right to keep the universe

De ce este tocmai potrivită ca să țină universul

at the edge of a phase transition?

la limita fazei de tranziției?

Theoretical physicists always ask "why" questions.

Fizicienii teoreticieni întotdeauna își pun întrebarea „de ce?''

More than how a phenomenon works,

Mai mult decât cum funcționează un fenomen,

theoretical physicists are always interested in

fizicienii teoreticieni sunt întotdeauna interesați de

why a phenomenon works in the way it works.

de ce un fenomen funcționează în acel mod.

We think that this these "why" questions

Ne gândim că aceste întrebări „de ce?''

can give us clues

ne pot da indicii

about the fundamental principles of nature.

despre legile fundamentale ale naturii.

And indeed, a possible answer to my question

Un posibil răspuns la întrebarea mea

opens up new universes, literally.

deschide universuri noi.

It has been speculated that our universe

S-a speculat că universul nostru

is only a bubble in a soapy multiverse

e doar o bulă dintr-un multivers

made out of a multitude of bubbles,

format dintr-o multitudine de bule,

and each bubble is a different universe

și că fiecare bulă e un univers diferit

with different fundamental constants

cu diferite constante fundamentale

and different physical laws.

și diferite legi fizice.

And in this context, you can only talk about

În acest context putem doar să vorbim despre

the probability of finding a certain value of the Higgs mass.

probabilitatea de a găsi o valoare anume a masei Higgs.

Then the key to the mystery

Atunci cheia către mister

could lie in the statistical properties

ar putea sta în proprietățile statistice

of the multiverse.

ale multiversului.

It would be something like what happens

Ar fi ceva asemănător cu ceea ce se întămplă

with sand dunes on a beach.

cu dunele de nisip de pe plajă.

In principle, you could imagine to find sand dunes

În principiu, ar putea exista dune de nisip

of any slope angle in a beach,

în orice înclinație a unghiului de pe plajă,

and yet, the slope angles of sand dunes

și totuși înclinațiile unghiului dunelor de nisip

are typically around 30, 35 degrees.

sunt de obicei în jur de 30, 35 de grade.

And the reason is simple:

Motivul e unul simplu:

because wind builds up the sand, gravity makes it fall.

vântul adună nisipul, gravitația îl face să cadă.

As a result, the vast majority of sand dunes

Ca rezultat, majoritatea dunelor de nisip

have slope angles around the critical value,

au înclinațiile unghiurilor în jurul valorii critice,

near to collapse.

aproape de prăbușire.

And something similar could happen

Și ceva similar s-ar putea întâmpla

for the Higgs boson mass in the multiverse.

cu masa bosonului Higgs în multivers.

In the majority of bubble universes,

În majoritatea bulelor din univers,

the Higgs mass could be around the critical value,

masa Higgs ar putea fi la valoarea critică,

near to a cosmic collapse of the Higgs field,

aproape de prăbușirea cosmică a câmpului Higgs,

because of two competing effects,

din cauza celor două efecte concurente,

just as in the case of sand.

exact ca în cazul nisipului.

My story does not have an end,

Povestea mea nu are sfârșit,

because we still don't know the end of the story.

pentru ca încă nu știm sfârșitul poveștii.

This is science in progress,

Știința progresează,

and to solve the mystery, we need more data,

și ca să aflăm misterul, avem nevoie de mai multă informație,

and hopefully, the LHC will soon add new clues

și să sperăm că LHC ne va da noi indicii

to this story.

asupra acestei povești.

Just one number, the Higgs boson mass,

Doar un număr, masa bosonului Higgs,

and yet, out of this number we learn so much.

și totuși cu acest număr aflăm atât de multe.

I started from a hypothesis, that the known particles

Am pornit de la ipoteza că particulele cunoscute

are all there is in the universe,

există toate acolo în univers,

even beyond the domain explored so far.

chiar mai departe de domeniul explorat până acum.

From this, we discovered that the Higgs field

De aici, am descoperit că acest câmp Higgs

that permeates space-time may be standing

ce cuprinde spațiul-timp e posibil să fie

on a knife edge, ready for cosmic collapse,

pe muchie de cuțit, gata de o prăbușire cosmică,

and we discovered that this may be a hint

și am descoperit că ăsta poate fi un indiciu

that our universe is only a grain of sand

ca universul nostru e doar un grăunte de nisip

in a giant beach, the multiverse.

pe o plajă imensă, multiversul.

But I don't know if my hypothesis is right.

Dar nu știu dacă teoria mea e corectă.

That's how physics works: A single measurement

Cam așa lucrează fizic: O singură măsurătoare

can put us on the road to a new understanding

ne poate duce pe calea unei noi înțelegeri

of the universe

a universului

or it can send us down a blind alley.

sau ne poate trimite către un punct mort.

But whichever it turns out to be,

Dar orice se dovedește a fi

there is one thing I'm sure of:

de un lucru sunt sigur.

The journey will be full of surprises.

Călătoria va fi una plină de surprize.

Thank you.

Mulțumesc.

(Applause)

(Aplauze)