Kvantový experiment nasimuloval rozpad falošného vákua, ktorý by mohol viesť ku koncu celého vesmíru

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Vedci vytvorili model falošného vákua prostredníctvom prstenca Rydbergových atómov.

• Laboratórny test potvrdil vplyv kvantového tunelovania na stabilizáciu systému.

• Nový postup umožní štúdium procesov teoreticky schopných zničiť vesmír.

Fyzici z Univerzity Tsinghua v Číne úspešne nasimulovali udalosť rozpadu falošného vákua pomocou laboratórneho experimentu. V kvantovej fyzike existuje stav s najnižšou možnou energiou nazývaný pravé vákuum, ktorý je vďaka tejto vlastnosti absolútne stabilný.

Falošné vákuum je naopak hypotetický metastabilný stav, ktorý sa javí ako stabilný, no v skutočnosti ešte nedosiahol svoju najnižšiu energetickú úroveň. Ak by sa náš vesmír nachádzal v stave falošného vákua, špecifická reťazová reakcia by mohla spustiť udalosť jeho rozpadu. Tento scenár by teoreticky viedol k náhlemu koncu celého nášho vesmíru, hoci fyzici považujú túto hrozbu za nepravdepodobnú.

Najnovšia štúdia zverejnená vo vedeckom periodiku Physical Review Letters však vedcom umožňuje sledovať dynamiku tohto hypotetického javu v bezpečnom rozsahu. Už od 70. rokov minulého storočia vedci predpokladajú, že falošné vákuum by mohlo na prechod do pravého vákua využiť takzvané kvantové tunelovanie.

Tento fenomén umožňuje časticiam prechádzať cez energetické bariéry bez toho, aby reálne disponovali požadovaným množstvom energie. Súčasný výskum nadväzuje na poznatky z roku 2025, keď iný vedecký tím na simuláciu rozpadu falošného vákua využil výkonný kvantový počítač.

Pre svoj najnovší fyzikálny experiment čínsky tím pod vedením Meng Khoon Teya zostavil špeciálny prstenec zložený z Rydbergových atómov. Tieto atómy majú svoje najkrajnejšie elektróny vybudené na najvyšších energetických hladinách, aké si dokážu udržať bez úplného opustenia atómového jadra. Atómy boli usporiadané tak, aby sa navzájom odpudzovali, pričom ich spinové stavy smerovali voči svojim susedom do opačných smerov.

Výskumníci následne použili cielený laserový lúč na zámerné narušenie tohto prstenca v snahe vyvolať simulovaný stav falošného vákua. Ožarovaním striedajúcich sa atómov pomocou laserových lúčov vytvorili vlastnú energetickú krajinu s odlišnými stavmi falošného a pravého vákua.

Výsledky ukázali, že čím bol použitý laser narúšajúci symetriu silnejší, tým rýchlejšie dochádzalo k pozorovateľnému rozpadu simulovaného vákuového stavu. Počas experimentu vedci spozorovali, že v testovanom systéme sa postupne vytvorila lokálna bublina, ktorá vo svojom vnútri obsahovala stav pravého vákua.

Táto izolovaná štruktúra následne zvýšila celkovú pravdepodobnosť prechodu celého skúmaného systému do stabilnejšieho stavu s nižšou celkovou energiou. Tento model slúži ako odrazový mostík pre budúce podrobné skúmanie základnej dynamiky kvantových polí v kontrolovanom laboratórnom prostredí.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Tento experimentálny prelom poskytuje fyzikom bezpečný spôsob testovania teórií o kvantovom pôvode a zániku vesmíru.

Zdroj: futurism.com foto: ChatGPT