Закони фізики зміняться: вчені відтворили процес, який може знищити Всесвіт

Хоча Всесвіт здається стабільним, він може перебувати лише в тимчасовому стані помилкового спокою, який може зруйнуватися.

Теорія розпаду помилкового вакууму передбачає, що Всесвіт не перебуває у своєму найнижчому можливому енергетичному стані. Це означає, що Всесвіт у його нинішньому вигляді є метастабільним, і існує його більш стабільна версія. Якщо будь-яка частина Всесвіту досягне цієї стабільної конфігурації, тобто стану істинного вакууму, весь Всесвіт буде приречений на зміну, що покладе кінець існуванню всього Всесвіту. Фізики змогли відтворити квантовий процес, який може до цього призвести, пише Фокус.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вакуум простору вважається станом із найнижчою енергією у Всесвіті. Але можливо, існує ще більш низькоенергетичний, більш стабільний стан.

Те, що ми називаємо вакуумом простору, — це стан квантового поля з найменшою енергією. Якщо енергетичний ландшафт квантового поля має кілька локальних мінімумів, то вони відповідають хибному вакууму, який може перейти в істинний вакуум, тобто стан зі ще меншою енергією.

Уявіть собі ландшафт із безліччю озер, деякі з яких глибші за інші. Десь під ними розташована ще глибша водойма. Якщо на дні одного з цих озер відкриється тунель, вода стікатиме в цю глибшу водойму. Але якби щось подібне сталося у вакуумі простору, крихітна ділянка простору перейшла б у стан з меншою енергією, утворюючи свого роду міхур.

Ця бульбашка не просто залишилася б на місці, вона б розширилася назовні, перетворюючи все, до чого вона торкається, на новий стан. Теоретично, якби будь-яка ділянка простору перейшла в цей стан, вона могла б розширитися і поглинути Всесвіт зі швидкістю світла, переписуючи закони фізики, що зрештою призвело б до загибелі всього Всесвіту.

Для того, щоб відтворити розпад несправжнього вакууму, фізики використовували кільце Рідбергівських атомів. У звичайному атомі є ядро, оточене роєм електронів. Якщо додати до атома зовсім трохи енергії, рій електронів трохи роздувається, роблячи атом трохи більшим. Це і є Рідбергівський атом. Такі атоми поводяться незвичайним чином, що робить їх корисними для проведення експериментів, пов'язаних із квантовою теорією.

Дослідники розташували парне число Рідбергівських атомів у вигляді кільця. Потім вони збудили атоми лазерами, порушивши симетрію. Це дало змогу кільцю існувати у двох різних конфігураціях із різними енергетичними станами, одна з яких була несправжнім вакуумом, а інша — істинним вакуумом.

Це кільце потім розпадалося в бік кращого основного енергетичного стану зі швидкістю, що залежить від потужності лазера, який порушує симетрію. Цей експеримент узгоджується з найпоширенішим механізмом, який призводить до розпаду хибного вакууму: утворенням квантової бульбашки, яка містить істинний вакуум.

Експеримент безпосередньо не повідомляє нічого нового про розпад помилкового вакууму, але підтверджує теоретичні передбачення про те, як це могло б статися. Можливо, одного дня подібний експеримент покаже, наскільки сильно слід побоюватися раптової зміни Всесвіту, що може призвести до його загибелі.

Фокус також писав про те, яка частина маси Сонячної системи насправді перебуває в Сонці.