Ничто не вечно, так же и Вселенная. Согласно расчетам, Она сможет просуществовать необычайно долго. Однако альтернативная личная позиция предполагает, что Наш универсум способен исчезнуть в любой момент. Китайские Ученые воспроизвели его гибель в лаборатории. Стоит ли бояться конца света - в материале Ласт Ньюс .
Принято считать, что у нашей Вселенной впереди триллионы лет. Она будет постепенно расширяться, звезды начнут гаснуть, и в итоге Все мироздание, каким мы его знаем, погрузится в холодную, темную и бесконечную " тепловую смерть ". Но, по одной из гипотез, Все может исчезнуть в одно мгновение, А мы При этом не заметим никаких признаков надвигающейся катастрофы.
Согласно современным представлениям, даже межгалактическое пространство в самом глубоком космосе - не буквально пустое. Это низкое энергетическое состояние материи, пронизанной различными полями: электромагнитным, полем Хиггса и другими." Штиль " в сих полях мы и называем вакуумом. Энергии там ровно столько, сколько надобно самому пространству, Чтобы просто существовать. Однако Есть предположение, ведь Это еще не минимально возможный уровень Энергии.
Квантовая теория поля предполагает, что такой вакуум имеет возможность быть " ложным " и " истинным ". Для объяснения разницы подойдет такая метафора. Представьте себе высокую гору, у основания которой лежит Мяч. Он размещается в самом низком и стабильном состоянии - катиться больше некуда. Это истинный вакуум.
на склоне горы Есть небольшая ложбинка. Мяч, оказавшийся там, тоже как будто в стабильном состоянии. Но Это на время: в любой момент Он может весьма быстро скатиться еще ниже - к подножию." Мяч в ложбинке на склоне горы " - Это ложный вакуум.
в 1970-х американский теоретик Сидни Коулман высказал предположение, что вся наблюдаемая Вселенная может существовать в таком ложном вакууме. Если Это Таким образом, то его распад приведет к мгновенному коллапсу в истинный вакуум из-за квантовых эффектов, подобных как квантовое туннелирование.
Процесс выглядит Таким образом. В какой-то точке пространства Всплавает " пузырь " истинного вакуума. Он начинает расширяться во Все стороны со скоростью света. А так как никакая информация не имеет возможность быть быстрее фотонов, мы не узнаем о происходящем до самого конца.
Все, что попадает в границы пузыря, мгновенно меняет физические свойства или ликвидируется. Энергия вакуума определяет, как работают физические поля. Если вакуум " переключится ", изменятся фундаментальные константы, к примеру электромагнитное сотрудничество. Либо, скажем, частицы - электроны, кварки - внезапно станут намного тяжелее или легче.
Из-за смены физических законов атомы и молекулы, из которых состоим и мы, и звезды, просто потеряют стабильность. Старая материя распадется, А в истинном вакууме возникнут совершенно свежие химия и физика. Есть теория, что Вселенная в первые мгновения существования уже переживала нечто подобное, что и привело к Большому взрыву.
Группа физиков из Пекина нашла способ смоделировать этот апокалиптический сценарий в лаборатории. Статья Ю-Синь Чао из Университета Цинхуа и его партнеров опубликована в журнале Physical Review Letters.
заместо космических полей Китайские исследователи использовали крошечные кольца из особых атомов - ридберговских, огромных (электрон в них вращается далеко от ядра) и весьма чувствительных к внешним воздействиям. Ученые расположили несколько подобных атомов по кругу. В обычном состоянии их спины (микроскопические магниты) выстраивались в аккуратный узор " вверх-вниз-вверх-вниз ". Из-за симметрии кольца такая картинка была стабильной. Чтобы сделать " ложный вакуум ", физики точечно подсветили определенные атомы лазером, тем самым нарушив симметрию. Теперь у системы появилось два похожих, Но разных по Энергии богатства: одно чуть повыше (ложное), другое чуть пониже (истинное).
Искусственно создав ситуацию, где часть атомов находились в более высоком энергетическом состоянии ( " ложный вакуум " ), исследователи начали наблюдение. Ключевой результат заключался в том, что Чем сильнее Ученые " подталкивали " систему, нарушая ее симметрию лазером, тем быстрее происходил распад. К тому же его резвость росла экспоненциально - точно Таким образом же, как Это предсказывает теория квантового поля.
так, физики увидели механизм, весьма похожий на образование " пузырей ": небольшой группе атомов надо было скооперироваться и в тоже самое время перескочить в новое состояние. Чем сильнее внешнее поле, тем меньше обязан быть такой " пузырь ", А Это означает, Процесс идет быстрее.
Но на этом совпадении с теорией дело не завершилось. Смотря за процессом долгое время, исследователи нашли нечто необычное. При определенных значениях силы лазера распад происходил гораздо быстрее, Чем предсказывали стандартные модели " ложного вакуума ". Оказалось, ведь Это особенность систем, состоящих из дискретных частиц (в данном случае - атомов в кольце). В непрерывных космических полях такой эффект невозможен.
" Наш эксперимент позволил наблюдать за процессом квантового туннелирования в реальном времени. Он воспроизвел предсказанный распад ложного вакуума в довольно простом настольном эксперименте ", - говорит один из соавторов работы Мэн Кун Тей.
Хотя эксперимент проводился с небольшим количеством атомов, в силу чего считается неполным и имеет ряд приближений, Он в общем правильно воспроизводит ту же физику, что и гипотетический Процесс во всей Вселенной, говорит научный директор Российского квантового центра Алексей Акимов.
" Одинаковые уравнения дают Одинаковые решения. Но никто не заявил, что мы пользуемся правильными уравнениями Для Вселенной. Если они правильные - то да, модель в лаборатории показывает предположительно то же самое. Если нет - то нет ", - подчеркивает Он.
Ученый обращает внимание, что процессы во Вселенной не всегда доступны Для прямого наблюдения. Тогда как квантовые симуляторы " позволяют посмотреть, что происходит вживую (хоть и на модели), А так же среди них изучить вопросы, плохо поддающиеся расчету, к которым нередко относится динамика процесса ".
Однако, По данным Акимова, беспокоиться о конце света не Стоит: теории многих вакуумных состояний обсуждают уже не 1-ый год, Но Это не помешало Вселенной существовать более десяти млрд. лет.
Топ 20 сегодня
[Читать все комментарии]
[Напечатать новость]
