Физики смоделировали квантовый процесс, который теоретически способен «переписать» Вселенную, изменив сами законы физики. Речь идет о распаде ложного вакуума — гипотетическом переходе пространства в более стабильное энергетическое состояние. Работа опубликована в Physical Review Letters (PRL).
Согласно современным представлениям, вакуум — это не пустота, а состояние квантовых полей с минимальной энергией. Однако возможно существование еще более «глубокого» состояния — истинного вакуума. Если переход к нему произойдет, даже в небольшой области пространства может возникнуть пузырь новой фазы.
Такой пузырь будет стремительно расширяться почти со скоростью света. На его границе — своеобразном «фронте» — изменяются фундаментальные свойства материи: массы частиц, силы взаимодействия и сама структура атомов. Это не взрыв в привычном смысле, а радикальная трансформация: привычная физика перестает работать, а материя в известной форме существовать уже не может.
Международная команда исследователей смогла воспроизвести аналог этого процесса в лаборатории. Ученые использовали систему из атомов Ридберга — сильно возбужденных атомов с особыми квантовыми свойствами. Их расположили в виде кольца и с помощью лазеров создали два энергетических состояния, соответствующих ложному и истинному вакууму.
После этого система начала переходить в более стабильное состояние, имитируя образование и «рост» квантового пузыря. Наблюдения подтвердили ключевые предсказания квантовая теория поля: переход происходит через зарождение новой фазы, которая затем распространяется.
Исследователи подчеркивают, что эксперимент не несет угрозы и не означает, что подобный процесс может произойти в реальности. Однако он дает ученым уникальный инструмент для изучения явлений на стыке квантовой физики и общей теории относительности.
В перспективе такие работы могут помочь лучше понять фундаментальное устройство Вселенной — и то, насколько она на самом деле стабильна.
Ранее ученый рассказал, когда наблюдать апрельский звездопад Пи-Пуппиды.
