Kinijos fizikai laboratorijoje sėkmingai atkūrė vieną iš galimų Visatos pabaigos scenarijų
Nors Visata atrodo stabili, dalis šiuolaikinės fizikos teorijų leidžia scenarijų, kad ji gali būti tik laikinoje būsenoje. Jei vadinamasis vakuumas nėra pats žemiausias energijos lygis, perėjimas į stabilesnę būseną teoriškai galėtų vykti staiga ir su didžiulėmis pasekmėmis.
Ši idėja siejama su klaidingo vakuumo irimu, kai sistema įstringa vietiniame energijos minimume, nors egzistuoja dar žemesnė, stabilesnė būsena. Tokiu atveju kvantinis tuneliavimas galėtų suformuoti mažą naujos būsenos burbulą, kuris, pasiekęs kritinį dydį, teoriškai plėstųsi artimu šviesos greičiui.
Ką reiškia klaidingas vakuumas
Kvantinių laukų teorijoje vakuumas nėra absoliuti tuštuma, o mažiausios energijos būsena konkrečiame lauke. Jei energijos reljefe yra keli „duobės“ lygiai, sistema gali būti klaidingame minimume, kuris atrodo stabilus, bet iš principo gali pereiti į dar gilesnę būseną.
Toks perėjimas prasidėtų kvantiniu masteliu, tačiau pasekmės būtų kosminės, todėl tema atsiduria tarp kvantinės teorijos ir reliatyvumo. Būtent ši sankirta laikoma viena svarbiausių vietų, kur fizikai tikisi rasti užuominų apie išsamesnį gamtos dėsnių aprašymą.
Kaip tai buvo imituota laboratorijoje
Kinijos Tsinghua universiteto vadovaujama komanda pasiūlė būdą šį procesą imituoti ne kosmose, o valdomoje sistemoje. Vietoj realaus vakuumo „perjungimo“ buvo naudotas fizikinis analogas: į žiedą išdėstyti Rydbergo atomai, kurių elektronai yra itin aukštos energijos būsenoje.
Rydbergo atomai dėl silpnai prisirišusių elektronų stipriai sąveikauja tarpusavyje, todėl tinka modeliuoti sudėtingas kvantines būsenas. Eksperimente atomai buvo išdėstyti taip, kad susidarytų simetriškas, pakaitinis sukinio išsidėstymas, o vėliau lazeriais ši simetrija buvo sąmoningai suardyta.
Taip sistema galėjo atsidurti dviejuose labai artimuose energijos režimuose, kurie atitiko klaidingo ir „tikrojo“ vakuumo analogus. Stebėta, kaip žiedas su laiku „nuslysta“ į labiau pageidaujamą būseną, o šio virsmo greitis priklausė nuo simetriją laužančio lazerio stiprumo.
Ką tai keičia mokslui, o ne Visatai
Tyrimas nereiškia, kad laboratorijoje buvo sukurta reali grėsmė Visatai ar kad tokie virsmai artėja. Tai yra valdomas analoginis modeliavimas, leidžiantis patikrinti teorines prognozes apie tai, kaip galėtų vykti perėjimas tarp skirtingų energinių būsenų ir kaip formuotųsi „burbulo“ tipo pernaša.
Rezultatai svarbūs tuo, kad atveria naują eksperimentinę platformą tirti procesus, kurių tiesiogiai kosmose patikrinti praktiškai neįmanoma. Tokios kvantinės simuliacijos laikomos viena perspektyviausių krypčių, kai norima suprasti ribines situacijas, kur klasikinis reliatyvumas ir kvantinė fizika pradeda konfliktuoti.
Tyrimo autoriai pabrėžia, kad jų sistema pirmiausia patvirtina pagrindines teorines įžvalgas apie irimo mechaniką, o ne pateikia naują prognozę apie mūsų Visatos likimą. Darbas publikuotas žurnale „Physical Review Letters“.
