I de första stunderna efter Big Bang, universum expanderade många miljarder gånger snabbare än idag. En sådan snabb expansion beror troligen på att ett urkraftfält verkar med en ny partikel, inflaton. Från den senaste analysen av förfallet av mesoner som utfördes i LHCb -experimentet av fysiker från Krakow och Zürich, det verkar som, dock, att den mest troliga ljusinflammationen, en partikel med egenskaperna hos den berömda Higgs -bosonen men mindre massiv, existerar nästan inte.

Strax efter Big Bang, universum upplevde förmodligen en extrem expansion. Om inflationen inträffade, det borde finnas en ny kraft bakom. Dess kraftbärare teoretiseras för att vara hittills obemärkta uppblåsningar, som borde ha många funktioner som påminner om den berömda Higgs boson. Fysiker från Institute of Nuclear Physics of the Polish Academy of Sciences (IFJ PAN) i Krakow och Zürichs universitet (UZH) sökte efter spår av lätta uppblåsningar i förfallet av B+ mesoner som registrerats av detektorer i LHCb -experimentet vid CERN nära Genève . Detaljerad analys av data, dock, ifrågasätter förekomsten av lätta inflatons.

Trots dess svaga effekter, gravitationen påverkar universums utseende på de största skalorna. Som en konsekvens, alla moderna kosmologiska modeller är baserade på den bästa gravitationsteorin, Albert Einsteins allmänna relativitetsteori. De första kosmologiska modellerna konstruerade på relativitetstypen tyder på att universum var en dynamisk skapelse. I dag, vi vet att det en gång var extremt tätt och varmt, och för 13,8 miljarder år sedan, det började snabb expansion. Relativitetsteorin förutsäger förloppet av denna process med början från bråkdelar av en sekund efter Big Bang.

"Det primära beviset för dessa händelser är den mikrovågsbakgrundstrålning som bildades några hundra tusen år efter Big Bang. Den motsvarar för närvarande en temperatur på cirka 2,7 kelvin och fyller enhetligt hela universum. Det är denna homogenitet som har visat sig vara ett stort pussel, "säger Dr Marcin Chrzaszcz (IFJ PAN), och förklarar, "När vi tittar in i himlen, djuprymdsfragmenten som är synliga i en riktning kan vara så avlägsna från de som är synliga i en annan riktning att ljus ännu inte har hunnit passera mellan dem. Så inget som har hänt i ett av dessa områden bör påverka det andra. Men vart vi än tittar, temperaturen på avlägsna områden i kosmos är nästan identisk. Hur kunde det ha blivit så enhetligt? "

Likformigheten hos mikrovågsbakgrundsstrålning förklaras av den mekanism som föreslogs av Alan Guth 1981. I hans modell, universum expanderade inledningsvis långsamt, och alla punkter som observerades idag hade tid att interagera och jämna ut temperaturen. Enligt Guth, vid något tillfälle, dock, det måste ha skett en mycket kort men extremt snabb expansion av rymdtid. Den nya kraften som var ansvarig för denna inflation expanderade universum i en sådan utsträckning att idag, den uppvisar en anmärkningsvärd enhetlighet (när det gäller temperaturen på den kosmologiska mikrovågsbakgrunden).

"Ett nytt fält innebär alltid att det finns en partikel som bär effekten. Kosmologi har därmed blivit intressant för fysiker som undersöker fenomen i mikroskala. Under lång tid har en bra kandidat för inflatonen verkade vara den berömda Higgs-bosonen. Men 2012, Higgs observerades slutligen i den europeiska LHC -acceleratorn, och visade sig vara för tung. Om Higgs, med sin massa, var ansvarig för inflationen, dagens reliktstrålning skulle se annorlunda ut än vad som för närvarande observeras av COBE, WMAP- och Planck -satelliter, "säger Dr Chrzaszcz.

Teoretiker föreslog en lösning på denna överraskande situation:Inflaton kan vara en helt ny partikel med egenskaperna hos Higgs, men med en mindre massa. Inom kvantmekaniken, Karaktärernas identiska karaktär får partiklar att svänga - de omvandlar cykliskt till varandra. En inflationsmodell konstruerad på detta sätt skulle bara ha en parameter som beskriver frekvensen av oscillation/transformation mellan inflaton och Higgs boson.

"Massan av den nya inflaton kan vara tillräckligt liten för att partikeln ska synas i förfallet av B ⁺ mesoner. Och dessa skönhetsmesoner är partiklar som registrerats i stort antal av LHCb-experimentet vid Large Hadron Collider. Så vi bestämde oss för att leta efter förfall av mesoner som sker genom interaktionen med inflaton i data som samlats in i LHC 2011 till 2012, " säger doktoranden Andrea Mauri (UZH).

Om det faktiskt fanns lätta uppblåsningar, B ⁺ meson skulle ibland förfalla till en kaon (K ⁺ meson) och en Higgs -partikel, som skulle omvandlas till en uppblåsning som ett resultat av svängningen. Efter att ha färdats några meter i detektorn, inflaton skulle förfalla till två elementära partiklar:muoner och antimuoner. Detektorer av LHCb -experimentet skulle inte registrera förekomsten av vare sig Higgs eller inflaton. Forskare från IFJ PAN, dock, förväntas se utsläpp av kaoner och uppkomsten av myon-antimuon-par respektive.

"Beroende på parametern som beskriver frekvensen av inflaton-Higgs-oscillationen, loppet av B ⁺ mesonförfall bör vara något annorlunda. I vår analys, vi letade efter förfall på upp till 99 procent av de möjliga värdena för denna parameter - och vi hittade ingenting. Vi kan därför med stor säkerhet säga att ljusinflödet helt enkelt inte existerar, "säger Dr Chrzaszcz.

Teoretiskt sett lågmassa uppblåsningar kan fortfarande vara dolda i 1 procent av de oundersökta variationerna i oscillation. Dessa fall kommer så småningom att uteslutas av framtida analyser med nyare data som nu samlas in vid LHC. Dock, fysiker måste förena tanken att om inflatons finns, de är antingen mer massiva än man tidigare trott, eller de förekommer i mer än en variant.