Законы физики поменяются: ученые воссоздали процесс, который может уничтожить Вселенную

Теория распада ложного вакуума предполагает, что Вселенная не находится в своем самом низком возможном энергетическом состоянии. Это означает, что Вселенная в ее нынешнем виде является метастабильной, и существует ее более стабильная версия. Если какая-либо часть Вселенной достигнет этой стабильной конфигурации, то есть состояния истинного вакуума, вся Вселенная будет обречена на изменение, что положит конец существованию всей Вселенной. Физики смогли воссоздать квантовый процесс, который может к этому привести, пишет Фокус.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Вакуум пространства считается состоянием с самой низкой энергией во Вселенной. Но возможно, существует еще более низкоэнергетическое, более стабильное состояние.

То, что мы называем вакуумом пространства, — это состояние квантового поля с наименьшей энергией. Если энергетический ландшафт квантового поля имеет несколько локальных минимумов, то они соответствуют ложному вакууму, который может перейти в истинный вакуум, то есть состояние с еще меньшей энергией.

Представьте себе ландшафт с множеством озер, некоторые из которых глубже других. Где-то под ними находится еще более глубокий водоем. Если на дне одного из этих озер откроется туннель, вода будет стекать в этот более глубокий водоем. Но если бы нечто подобное произошло в вакууме пространства, крошечная область пространства перешла бы в состояние с меньшей энергией, образуя своего рода пузырь.

Этот пузырь не просто остался бы на месте, он бы расширился наружу, превращая все, к чему он прикасается, в новое состояние. Теоретически, если бы какой-либо участок пространства перешел в это состояние, он мог бы расшириться и поглотить Вселенную со скоростью света, переписывая законы физики, что в конечном итоге привело бы к гибели всей Вселенной.

Для того, чтобы воссоздать распад ложного вакуума физики использовали кольцо Ридберговских атомов. В обычном атоме есть ядро, окруженное роем электронов. Если добавить к атому совсем немного энергии, рой электронов немного раздувается, делая атом чуть-чуть больше. Это и есть Ридберговский атом. Такие атомы ведут себя необычным образом, что делает их полезными для проведения экспериментов, связанных с квантовой теорией.

Исследователи расположили четное число Ридберговских атомов в виде кольца. Затем они возбудили атомы лазерами, нарушив симметрию. Это позволило кольцу существовать в двух разных конфигурациях с разными энергетическими состояниями, одна из которых представляла собой ложный вакуум, а другая — истинный вакуум.

Это кольцо затем распадалось в сторону предпочтительного основного энергетического состояния со скоростью, зависящей от мощности лазера, нарушающего симметрию. Этот эксперимент согласуется с наиболее распространенным механизмом, который приводит к распаду ложного вакуума: образованием квантового пузыря, содержащего истинный вакуум.

Эксперимент напрямую не сообщает ничего нового о распаде ложного вакуума, но подтверждает теоретические предсказания о том, как это могло бы произойти.Возможно, однажды подобный эксперимент покажет, насколько сильно следует опасаться внезапного изменения Вселенной, которое может привести к ее гибели.

Фокус также писал о том, какая часть массы Солнечной системы на самом деле находится в Солнце.

При написании материала использованы источники: Physical Review Letters, ScienceAlert.