Физики: расширение Вселенной влияет на стабильность ложного вакуума

Специалисты Портсмутского университета разобрали, как окружение и рост космоса сказываются на устойчивости ложного вакуума. В работе затронуты поле Хиггса, квантовое туннелирование и эффект, названный космической блокировкой. Об этом пишет Phys.org.

В упрощённой космологической модели декогеренция, то есть связь квантового поля с внешней средой, способна мешать квантовому туннелированию. Из-за этого поле как бы закрепляется в том состоянии, которого уже достигло. Такой вывод заставляет иначе посмотреть на устойчивость нашего мира и на поведение фундаментальных физических объектов в расширяющейся Вселенной.

Вакуум в космологии — не пустота в бытовом смысле. Дэвид Уэндс из Портсмутского университета поясняет: речь о состоянии, при котором поле обладает минимальной энергией. Но есть истинный вакуум — наиболее глубокий энергетический минимум, и ложные вакуумы — локальные минимумы, где система может застрять. Это можно сравнить с рельефом, где есть впадины разной глубины: объект способен остаться в неглубокой яме, хотя рядом находится более глубокий провал.

В новом исследовании Робсон Кристи и коллеги применили упрощённую модель, чтобы понять, что определяет судьбу таких полей. Они приводят в пример поле Хиггса, отвечающее за массу частиц Стандартной модели. По некоторым расчётам, наше поле Хиггса сейчас может пребывать именно в ложном вакууме, а при очень больших значениях поля теоретически существует второй, более глубокий минимум.

Кристи говорит: переход к этому более глубокому минимуму перевёл бы Вселенную в совершенно иное состояние, где изменились бы структура материи и управляющие ею силы. Обычно такой переход идёт через квантовое туннелирование, когда система преодолевает энергетический барьер без достаточного запаса классической энергии. Авторы выяснили, что решающую роль играет не столько связь с другими полями, сколько соотношение массы поля и скорости расширения Вселенной. Если расширение идёт слишком быстро на фоне динамики лёгкого поля, оно не успевает скатиться в самую глубокую впадину и остаётся запертым в локальном минимуме.

После того как выбор сделан, поле входит в фазу, которую исследователи назвали космической блокировкой. Постоянное взаимодействие с окружающими полями разрушает квантовую суперпозицию состояний, и система становится похожей на классическую. Этот эффект, который учёные трактуют как проявление квантового эффекта Зенона, сильно подавляет дальнейшее туннелирование.

Соавтор Грег Капланек уточняет: присутствие сознания для этого не требуется. Среда постоянно получает информацию о состоянии системы. Это разрушает когерентность между двумя возможными вакуумами и заметно затрудняет туннелирование.

Работа представляет собой лишь упрощённую модель и не доказывает напрямую, что наш вакуум безопасен. Но она указывает на обнадёживающий принцип: взаимодействие с окружением может делать ложный вакуум устойчивее и предотвращать катастрофический переход. Для проверки этой гипотезы применительно к полю Хиггса понадобятся куда более реалистичные расчёты. Уже сейчас ясно, что космос сам может выступать замком, который удерживает нашу реальность от распада.

Тайсон раскритиковал научную ценность Луны, назвав ее неинтересной

Достоверные новости всегда под рукой — в канале "МК" в MAX