Квантовий ефект Зенона: розширення Всесвіту врятувало його від знищення

Фізики-теоретики мають чимало похмурих сценаріїв кінця світу. Один із наймоторошніших передбачає, що наша реальність існує в «хибному вакуумі» — стані, який лише здається стабільним. Якби Всесвіт раптово перейшов до «справжнього» енергетичного мінімуму, виникла б бульбашка руйнування, яка розширювалася б майже зі швидкістю світла, миттєво стерши всі відомі закони фізики.

Проте нове дослідження міжнародної групи фізиків, опубліковане в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, дарує спокій: цей моторошний сценарій набагато менш імовірний, ніж побоювалися науковці.

Роль поля Хіггса

Усе починається з поля Хіггса, яке надає масу елементарним частинкам, наприклад, електронам. Досліджуючи його параметри, фізики усвідомили, що Всесвіт може жити не в найнижчій із можливих енергетичних точок.

Співавтор дослідження Грегорі Капанек із Сиракузького університету пропонує наочну аналогію: «Це можна уявити як кулю, що котиться ландшафтом із пагорбами та долинами. Долина, в якій ми опинилися — це хибний вакуум. Куля спокійно лежить на дні й здається нерухомою, але поруч є глибша долина — справжній вакуум. Закони квантової механіки дають кулі можливість «протунелювати» крізь пагорб безпосередньо у глибшу долину».

Якби таке тунелювання сталося, властивості частинок і фундаментальних сил кардинально змінилися б, повністю переписавши структуру Космосу.

Квантовий ефект Зенона

Науковці з Університету Портсмута та Сиракузького університету оцінили, як квантові поля еволюціонували під час первинного стрімкого розширення Всесвіту (інфляції). Розрахунки показали: тунельні можливості поля суттєво обмежуються через декогеренцію — процес, коли квантова система втрачає свої властивості під впливом оточення й починає поводитися як класична.

Тут вступає в дію так званий квантовий ефект Зенона: якщо за квантовою системою безперервно спостерігати або якщо вона постійно взаємодіє з довкіллям, її перехід з одного стану в інший різко уповільнюється або стає неможливим. Навколишній простір діє як постійний монітор, який буквально затискає поле в його поточній долині, створюючи ефект космічної ізоляції.

Чи можемо ми спати спокійно?

Звісно, розроблена фізиками математична модель поки є спрощеною. Вона ще не враховує абсолютно всіх факторів, таких як зміна швидкості розширення Космосу з часом чи зворотний вплив поля на гравітацію.

Науковці підкреслюють: ця праця не дає 100-відсоткової гарантії вічної стабільності Всесвіту. Проте вона відкриває чіткий фізичний механізм, який пояснює, як ранній Космос зміг захистити сам себе від швидкого квантового розпаду і чому наша реальність залишається недоторканою вже понад 13,8 млрд років.

Раніше ми розповідали про те, як NASA передбачили кінець Всесвіту.

За матеріалами Gizmodo