Кінець Всесвіту: китайські дослідники змоделювали розпад хибного вакууму – наукові новини

Дослідники відтворили механізм “хибного вакуумного розпаду” у квантовому симуляторі.

Вчені з Університету Цінхуа в Пекіні повідомили, що їм вдалося відтворити важливий механізм так званого “розпаду хибного вакууму” — одного з найбільш тривожних сценаріїв у сучасній теоретичній фізиці. Це стосується гіпотетичного процесу, який теоретично може призвести до руйнування Всесвіту, як зазначає South China Morning Post.

Автори дослідження, опублікованого в журналі Physical Review Letters, підкреслюють, що експеримент не свідчить про наближення “кінця світу”, а лише дозволяє моделювати основні квантові процеси в лабораторних умовах. Гіпотезу “розпаду хибного вакууму” висунув фізик Сідні Коулман у 1970-х роках. Вона передбачає, що Всесвіт може перебувати в метастабільному стані — проміжному між рівновагою та руйнуванням.

Згідно з теорією, випадкове квантове коливання може викликати перехід у “справжній вакуум” з нижчою енергією. У такому випадку виникне бульбашка нового стану, яка почне розширюватися зі швидкістю світла і змінить фізичні закони у Всесвіті.

Команда китайських науковців створила одновимірне кільце з високо збуджених атомів рубідію-87 Рідберга. За допомогою лазерів дослідники штучно сформували два енергетичні стани — “хибний” і “справжній” вакуум — та змоделювали перехід між ними через квантові флуктуації.

“Ми спостерігали формування та розширення справжніх вакуумних бульбашок безпосередньо. Ми використали порушення симетрії для імітації різниці в енергії між помилковим і справжнім вакуумом”, — зазначив керівник дослідження Ван Сяо, додавши, що інновація полягала не в самих лазерних операціях, а в 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 дійсно знаходиться в хибному вакуумному стані, то після початку розпаду бульбашка поширюватиметься катастрофічно”, — зазначив Ван Сяо, підкресливши, 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 вважають, 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.