Дослідники з Університету Цінхуа в Пекіні заявили, що змогли відтворити ключовий механізм так званого “розпаду хибного вакууму” — одного з найбільш тривожних сценаріїв у сучасній теоретичній фізиці. Йдеться про гіпотетичний процес, який у теорії може призвести до руйнування Всесвіту, повідомляє South China Morning Post.
Автори роботи, опублікованої в журналі Physical Review Letters, наголошують, що експеримент не свідчить про наближення “кінця світу”, а лише дозволяє моделювати фундаментальні квантові процеси в лабораторних умовах. Гіпотезу “розпаду хибного вакууму” сформулював у 1970-х роках фізик Сідні Коулман. Вона припускає, що Всесвіт може перебувати у метастабільному стані — проміжному між рівновагою та руйнуванням.
Згідно з теорією, випадкове квантове коливання може спричинити перехід у “справжній вакуум” із нижчою енергією. У такому разі утвориться бульбашка нового стану, яка почне розширюватися зі швидкістю світла та змінить фізичні закони у Всесвіті.
Команда китайських науковців побудувала одновимірне кільце з високо збуджених атомів рубідію-87 Рідберга. За допомогою лазерів дослідники штучно створили два енергетичні стани — “хибний” і “справжній” вакуум — та змоделювали перехід між ними через [blink title="квантові флуктуації" headinfo="квантові флуктуації"]У квантовій фізиці квантова флуктуація — це тимчасова випадкова зміна кількості енергії в точці простору, згідно з принципом невизначеності Вернера Гейзенберга. Флуктуації являють собою дрібні довільні коливання значень полів, які представляють елементарні частинки.[/blink].
“Ми спостерігали зародження та розширення справжніх вакуумних бульбашок безпосередньо. Ми використали порушення симетрії для імітації різниці в енергії між помилковим і справжнім вакуумом”, — заявив керівник дослідження Ван Сяо та додав, що інновація полягала не в самих лазерних операціях, а у фізичному сенсі, який їм надали під час експерименту.
Дослідники підкреслюють, що їхня робота не доводить існування хибного вакууму в реальному Всесвіті. Вона також не дозволяє оцінити, коли подібний процес міг би відбутися.
“Якщо Всесвіт справді перебуває у хибному вакуумному стані, то після початку розпаду бульбашка поширюватиметься катастрофічно”, — зазначив Ван Сяо та наголосив, що експеримент не дає відповіді на питання, чи є така загроза реальною.
Окрім космологічного значення, дослідження може мати практичне застосування у сфері квантових технологій. Вчені вважають, що масиви атомів Рідберга можуть стати перспективною платформою для розвитку квантових симуляторів і квантових обчислень.
Нещодавно фізики розробили новий метод перевірки космологічної моделі Фрідмана-Леметра-Робертсона-Уокера (ФЛРУ), який виявив відхилення від припущення про однорідність та ізотропність Всесвіту на найбільших масштабах. Дослідники припускають, що зафіксоване порушення стандартної теорії зумовлене складною космічною мережею порожнеч і скупчень галактик, що потенційно вказує на існування нової фізики за межами сучасних уявлень про космос.