یک حباب کوانتومی می تواند واقعیت را همانطور که می دانیم پایان دهد. اینجاست که چرا (احتمالا) این کار را نمی کند

فیزیکدانان نظریه های لذت بخش زیادی در مورد چگونگی پایان جهان ما دارند، از جمله نظریه ای که نشان می دهد در پایدارترین حالت خود نیست. اگر به آن حالت تبدیل شود، همه ما می‌توانیم در فراموشی کوانتومی غرق شویم. لذت بخش، می دانم. اما یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که احتمال این سناریوی دلهره‌آور کمتر از آن چیزی است که می‌ترسید، بنابراین حداقل چنین است.

به عنوان واپاشی خلاء کاذب شناخته می شود. در این سناریوی فرضی، جهان برای ما، ناظر محلی، پایدار به نظر می رسد. اما برخی از محاسبات نشان می‌دهد که جهان در پایدارترین حالت خود نیست، که در آن حداقل انرژی ممکن - یک خلاء واقعی - دارد. اگر کیهان تصمیم بگیرد به حالت پایدارتری تونل بزند، واقعیت آنطور که می‌دانیم از بین خواهد رفت. این انتقال کیهانی یک حباب کوانتومی آخرالزمانی ایجاد می کند که تقریبا با سرعت نور منبسط می شود - قوانین فیزیک را کاملا بدون هشدار بازنویسی می کند.

با این حال، یک تیم تحقیقاتی ادعا می‌کند که مکانیسمی را شناسایی کرده‌اند که از طریق آن انبساط سریع جهان اولیه باعث ایجاد اثرات کوانتومی می‌شود که آن را در چیزی که این تیم «قفل کردن کیهانی» می‌نامد، قفل می‌کند. بنابراین، حتی اگر جهان واقعا در خلاء کاذب وجود داشته باشد، بعید است که به چیز دیگری تجزیه شود، همانطور که این تیم در مقاله اخیر منتشر شده در مجله کیهان شناسی و فیزیک اخترشناسی توضیح می دهد.

محققان در بیانیه‌ای از دانشگاه سیراکیوز، جایی که گرگوری کاپلانک، نویسنده همکار، به عنوان محقق پسادکتری خدمت می‌کند، توضیح دادند: «نتیجه ثابت نمی‌کند که وضعیت فعلی کیهان برای همیشه پایدار می‌ماند یا احتمال مشخصی را تعیین نمی‌کند که میدان هیگز [که به ذرات بنیادی جرم آن‌ها را می‌دهد] در نهایت فروپاشی کند.

داستان با بوزون هیگز شروع می شود، که جرمی را به یک جهان آشفته نسبت می دهد. ذرات بنیادی مانند الکترون با برهمکنش با این میدان ذره جرم به دست می‌آورند و فیزیکدانان با کاوش در این معیار بسیار مفید بود که متوجه شدند جهان ممکن است در پایدارترین حالت خود نباشد.

کاپلانک در ایمیلی به Gizmodo توضیح داد: «یک قیاس مفید، توپی است که در میان منظره‌ای از تپه‌ها و دره‌ها حرکت می‌کند، جایی که توپ نشان‌دهنده وضعیت میدان است و دره‌ها نشان‌دهنده خلاء احتمالی متفاوت هستند. دره‌ای که ما در آن گرفتار شده‌ایم خلاء کاذب است: به نظر می‌رسد پایدار باشد زیرا توپ به راحتی در پایین قرار می‌گیرد، اما پایین‌ترین حالت موجود نیست. دره عمیق‌تر خلاء واقعی است.

کاپلانک گفت و مکانیک کوانتومی "امکان قابل توجه" را برای تونل زدن میدان از میان این تپه معرفی می کند. او گفت که این منجر به تغییرات شگرفی در خواص ذرات و نیروها می‌شود که «به طور اساسی جهان را آنطور که می‌شناسیم تغییر می‌دهد». او افزود که درک اینکه آیا مکانیسم های فیزیکی وجود دارد که می تواند خلاء کاذب را پایدارتر کند، مهم است.

آخرین یافته‌ها استدلال می‌کنند که میدان‌های کوانتومی به صورت مجزا وجود ندارند. مدل این تیم چگونگی تکامل میدان‌های کوانتومی را در فضایی که به سرعت در حال گسترش است، ارزیابی می‌کند، تنظیمی که کاپلانک توضیح داد «با انگیزه کیهان‌شناسی تورمی و قابل استفاده در آن است». از محاسبات، این تیم دریافت که قابلیت‌های تونل‌زنی یک میدان کوانتومی توسط ناپیوستگی مهار می‌شود - پدیده‌ای که در آن سیستم‌های کوانتومی پس از تعامل با محیط خود شکسته می‌شوند و بیشتر شبیه سیستم‌های کلاسیک عمل می‌کنند.

دو سناریو احتمالی وجود دارد. اگر میدان محاسبه‌شده در مقاله نسبت به سرعت انبساط کیهان سنگین‌تر بود، احتمالا جهان به خلاء واقعی نزدیک می‌شد. رابسون کریستی، نویسنده اول مطالعه و فیزیکدان دانشگاه پورتسموث در بریتانیا، به Quantum Insider گفت که اگر سبک‌تر بود، «سیستم نمی‌تواند با تغییرات همگام شود» و احتمالا در خلاء کاذب قرار می‌گرفت.

در هر صورت، انسجام‌زدایی می‌تواند به «قفل کردن» سیستم در هر حداقل محلی‌ای که به آن ختم می‌شود کمک کند. این به دلیل اثر زنو کوانتومی است که توضیح می‌دهد چگونه یک سیستم کوانتومی نظارت شده ظاهرا در انتقال از یک حالت به حالت دیگر مشکل دارد. کاپلانک به Gizmodo گفت: در این مورد، خود محیط "به طور موثر به عنوان یک مانیتور پیوسته عمل می کند، زیرا فعل و انفعالات به طور مداوم اطلاعاتی را در مورد وضعیت میدان به محیط اطراف منتقل می کند."

با این حال، تیم توضیح داد که این چارچوب احتمال پوسیدگی خلاء کاذب را به طور کامل رد نمی کند. محققان در بیانیه افزودند، اگرچه این مدل عواملی است که قبلا نادیده گرفته شده بودند، اما همچنان یک تکرار ساده شده است که سایر عناصر مرتبط، مانند تغییر نرخ انبساط کیهانی یا تأثیر خود میدان در گرانش را در نظر نمی گیرد.

کاپلانک به Gizmodo گفت که آیا این مکانیسم در حال حاضر از جهان ما محافظت می کند، فراتر از محدوده کار جدید است. او افزود که این به یک محاسبه "به طور قابل توجهی" واقعی تر نیاز دارد. با این حال، یافته های جدید مکانیسمی را ارائه می دهد که ممکن است خلاء کاذب را تثبیت کند. و هی، اگر این از ما در برابر کوبیدن کوانتومی محافظت کند، آن را قبول خواهم کرد.