Simulare cuantică alarmantă: O posibilă anihilare a Universului

Este vidul cu adevărat o stare perfectă de echilibru?

Fizicienii au simulat un proces cuantic cu potențial distructiv pentru Univers.

Deși pare stabil, Universul nostru ar putea fi doar într-o stare temporară de echilibru, susceptibilă să se destrame brusc.

În mod convențional, vidul este considerat starea cu cea mai mică energie posibilă. Cu toate acestea, există posibilitatea ca o stare și mai stabilă, cu o energie și mai redusă, să existe. Dacă o regiune din spațiu ar trece în această stare ipotetică, s-ar putea extinde cu viteza luminii, modificând fundamental legile fizicii pe măsură ce avansează.

Acest fenomen, cunoscut sub numele de „dezintegrarea vidului fals”, este unul dintre cele mai tulburătoare concepte din teoria cuantică.

Recent, o echipă de cercetători de la Universitatea Tsinghua din China a reușit să simuleze acest proces în laborator. Dar de ce au simulat oamenii de știință un eveniment cu potențial catastrofal?

Simularea nu a fost motivată de o teamă imediată pentru soarta Universului, ci de dorința de a înțelege mai bine intersecția dintre teoria cuantică și relativitate. Cele două cadre fundamentale ale fizicii nu sunt încă pe deplin reconciliate. Relativitatea descrie cu precizie Universul la scară largă și la viteze mari, dar eșuează la nivelul particulelor subatomice. Aici intervine teoria câmpurilor cuantice, care explică interacțiunile dintre particule și câmpuri.

Problema apare atunci când cele două teorii se suprapun în condiții extreme, făcând descrierea fenomenelor extrem de dificilă.

Conform teoriei câmpurilor cuantice, vidul nu este perfect. Ceea ce percepem ca „vid” este, de fapt, starea de energie minimă a unui câmp cuantic.

Dacă acest „peisaj energetic” prezintă mai multe puncte joase, unele pot reprezenta „viduri false” care pot trece într-o stare mai stabilă, „vidul real”.

O analogie utilă este cea a unor lacuri de diferite adâncimi: dacă apare o fisură la baza unuia, apa se va scurge în bazinul mai adânc.

Se va prăbuși Universul cândva?

În cazul Universului, nu ar fi vorba de apă, ci de o regiune a spațiului care își schimbă starea, formând o „bulă”. Dacă această bulă depășește o dimensiune critică, se va extinde rapid, aproape cu viteza luminii, transformând tot ce întâlnește, conform ScienceAlert.

Procesul începe ca un fenomen cuantic, o tranziție inițială, dar consecințele se manifestă la scară cosmică, necesitând aplicarea atât a teoriei cuantice, cât și a relativității pentru a fi descris corect.

Confirmarea modelelor teoretice

În experiment, cercetătorii nu au manipulat direct vidul, ci au utilizat un sistem analog: un inel de atomi Rydberg.

Aceștia sunt atomi excitați energetic, mult mai mari decât cei obișnuiți și cu electroni slab legați, ceea ce îi face ideali pentru astfel de experimente. Atomii au fost aranjați într-un inel și excitați cu lasere, creând două stări energetice distincte, echivalentele vidului fals și celui real. Sistemul a evoluat apoi către starea mai stabilă, într-un mod similar cu predicțiile teoretice despre formarea unei „bule cuantice”.

Experimentul nu demonstrează direct modul în care s-ar produce dezintegrarea vidului fals în Univers, dar confirmă validitatea modelelor teoretice existente. Mai important, oferă un nou cadru experimental pentru studierea zonei de intersecție dintre fizica cuantică și relativitate, unul dintre cele mai mari mistere ale fizicii moderne.

Poate că, în viitor, astfel de cercetări vor clarifica și cât de real este riscul ca Universul nostru să se transforme brusc într-o entitate complet diferită.

Studiul a fost publicat în revista Physical Review Letters.

O ultimă „suflare” de la cometa interstelară 3I/ATLAS pe măsură ce iese din Sistemul Solar În 1984, un astronaut NASA a zburat nelegat pentru a captura un satelit. De ce a fost nevoie de această manevră extremă? După moartea lui Neil Armstrong, soția lui a găsit ce a adus de pe Lună fără să spună nimănui Ceva ascuns adânc sub suprafața exoplanetelor le-ar putea proteja de radiația cosmică