Физики смогли смоделировать квантовый процесс, который теоретически может поменять фундаментальные законы физики. Имеется в виду так называемый распад ложного вакуума — переход пространства в более устойчивое энергетическое состояние. Результаты исследования появились в журнале Physical Review Letters.
Современные физики рассматривают вакуум не как пустоту, а как состояние квантовых полей с минимальной энергией. При этом допустимо наличие еще более стабильного уровня — истинного вакуума. Переход к нему, по предположениям, может начаться локально, в маленькой области пространства, где формируется пузырь новой фазы.
Такой пузырь, по теории, будет быстро расти практически со скоростью света. На его границе происходят кардинальные изменения: изменяются массы элементарных частиц, характер взаимодействий и структура материи. Это не классический взрыв, а фундаментальная перестройка, где обычные законы физики не работают, а известные формы материи теряются.
Авторы исследования воспроизвели идентичный процесс в лаборатории. Для этого была задействована система из атомов Ридберга — сильно возбужденных атомов с особыми квантовыми свойствами. Их разместили в форме кольца и с помощью лазерного воздействия задали два энергетических состояния, которые совпадают с ложным и истинным вакуумом.
Во время опытов система становилась все более устойчивой. Ученые зафиксировали процесс, похожий на зарождение и расширение квантового пузыря. Наблюдения подтвердили ключевые положения квантовой теории поля о том, что переход между состояниями возможен благодаря формированию новой фазы, которая затем распространяется.
Исследователи добавили, что полученные результаты не говорят о реальной угрозе возникновения подобных процессов во Вселенной. Однако эксперимент демонстрирует новые пути изучения фундаментальных явлений, пересекающихся квантовой физикой и общей теории относительности.
Авторы работы полагают, что такие исследования могут помочь лучше разобраться в устройстве Вселенной и оценить ее устойчивость с точки зрения современных физических моделей.
