Науковці розглянули потенційно жахливі сценарії кінця Всесвіту

Вчені отримали перші експериментальні докази розпаду вакууму.

Серед різноманітних сценаріїв кінця Всесвіту “хибний розпад вакууму” виділяється як найстрашніший. За цією концепцією фундаментальне поле у Всесвіті може не перебувати в найстабільнішому стані, що може призвести до спонтанного переходу та створення “бульбашки”, яка знищить всю реальність.

Недостатня інформація щодо Хіггсівського поля, відповідального за надання маси частинам, ускладнює наше розуміння можливості “хибного розпаду вакууму”. Це явище передбачає перехід нестабільного стану у справжньо стабільний, але знаходження деталей формування “бульбашок” залишається великою невідомістю.

Італійські експериментатори та британські теоретики недавно отримали перші експериментальні підтвердження розпаду вакууму, що має важливе значення для розуміння створення простору, часу та матерії в контексті Великого вибуху. Фізики елементарних частинок вбачають, що вакуумний розпад бозона Хіггса може призвести до радикальної зміни фізичних законів, викликаючи потенційну “екологічну катастрофу”.

Вчені вперше спостерігали утворення бульбашок у контрольованій атмосферній системі. Аналогічна установка, яку вони використовували для сценарію хибного вакууму, була переохолодженою парою при температурі менше мільйонної частки градуса від абсолютного нуля. Це метастабільний стан, що означає, що це не найстабільніша конфігурація, але вона може залишатися такою протягом невизначеного часу. Ви можете уявити його як маленьку долину на схилі пагорба. Нижчий енергетичний стан знаходиться внизу, але ця маленька вм’ятина може працювати деякий час.

У квантовій механіці речі навіть не повинні мати додаткову енергію, щоб вибратися з маленької долини. Вони можуть просто тунелювати і розпадатися до стану з найнижчою енергією. В аналогічній установці теплові ефекти працюють аналогічно, що призводить до утворення бульбашки. Бульбашка розширюється, переводячи систему в стан з найнижчою енергією, подібний до справжнього вакууму.

“Використання можливостей експериментів з надхолодними атомами для моделювання аналогів квантової фізики в інших системах – в даному випадку, в самому ранньому Всесвіті – є дуже захоплюючою сферою досліджень на даний момент”, – додав співавтор роботи доктор Том Біллам, також з Ньюкасла.

Мета команди – наблизити температуру системи до абсолютного нуля. За таких умов теплові ефекти стануть менш значущими, натомість мають з’явитися квантові ефекти, що дасть більш точний аналог розпаду фальшивого вакууму.

Дослідження опубліковане в Nature Physics.