Недавно некоторые СМИ сообщили, что ученые впервые наблюдали распад ложного вакуума.
Позитроны укажут на распад вакуума при столкновении тяжёлых ионов
Главное, что необходимо сделать, — это оценить вероятность рождения пузыря новой космологической фазы. Есть два основных подхода, позволяющих максимально упростить задачу и получить явные выражения для вероятности перехода — приближения тонкой и толстой стенок. В качестве базового объекта выступает потенциал Хиггса иначе — Гинзбурга-Ландау Стандартной модели — современной концепции физики элементарных частиц. В нем присутствует поле Хиггса, ответственное за возникновение у частиц инертной массы.
Образованию пузыря истинного вакуума в пузыре ложного соответствует фазовый переход первого рода, когда система претерпевает скачкообразное, а не непрерывное, как в фазовом переходе второго рода, изменение. Главное в обоих приближениях — высота потенциального барьера, разделяющего ложный и истинный вакуум. Приближение тонкой стенки работает, когда различие между ложным и истинным минимумами потенциала намного меньше высоты барьера между ними.
Если толщина стенок намного меньше радиуса пузыря, основной вклад в вероятность его рождения вносит поверхностная, а не объемная энергия. Определение вероятности при этом сводится к вычислению показателя экспоненты. Приближение толстой стенки гораздо реже используется в физически интересных теориях.
И понятно почему: в этом случае вероятность образования пузырьков новой фазы оказывается экспоненциально подавленной — ложный вакуум практически неотличим от истинного.
При такой температуре видно, что пузырьки появляются по мере распада вакуума, и профессор Ньюкаслского университета Ян Мосс и доктор Том Биллам смогли убедительно показать, что эти пузырьки являются результатом термически активированного распада вакуума. Ян Мосс, профессор теоретической космологии в Школе математики, статистики и физики Университета Ньюкасла, сказал: "Считается, что распад вакуума играет центральную роль в создании пространства, времени и материи в результате Большого взрыва, но до сих пор не было проведено экспериментальной проверки. Это исследование открывает новые возможности в понимании ранней Вселенной, а также ферромагнитных квантовых фазовых переходов. Этот новаторский эксперимент - только первый шаг в изучении распада вакуума. Конечная цель - обнаружить распад вакуума при температуре абсолютного нуля, где процесс управляется исключительно квантовыми флуктуациями вакуума.
Авторы YouTube-канала Kurzgesagt, которых не на шутку волнует эта угроза, опубликовали соответствующее видео, к котором попытались в доступной форме рассказать о проблеме, сообщает РИА VladNews со ссылкой на planet-today. Смотрите видеоролик ниже. В общем, суть в том, что весь наблюдаемый мир пребывает в состоянии истинного или ложного вакуума. Если мы живет в истинном вакууме, то опасаться совершенно нечего — он отвечает минимальному энергетическому потенциалу хиггсовского поля и поэтому стабилен. А вот если обозримая Вселенная на самом деле находится в ложном вакууме, то пора бы нам подыскать себе другую, потому что эта в любую секунду может перейти на более глубокий уровень, то есть, в тот самый истинный вакуум.
Полученные результаты подтверждаются как теоретическим моделированием, так и численными моделями, подтверждающими квантово-полевое происхождение распада и его термическую активацию, открывая путь к эмуляции неравновесных явлений квантового поля в атомных системах. В эксперименте используется переохлажденный газ при температуре менее микрокельвина одной миллионной доли градуса от абсолютного нуля. При такой температуре видно, что пузырьки появляются по мере распада вакуума, и профессор Ньюкаслского университета Ян Мосс и доктор Том Биллам смогли убедительно показать, что эти пузырьки являются результатом термически активированного распада вакуума. Ян Мосс, профессор теоретической космологии в Школе математики, статистики и физики Университета Ньюкасла, сказал: "Считается, что распад вакуума играет центральную роль в создании пространства, времени и материи в результате Большого взрыва, но до сих пор не было проведено экспериментальной проверки. Это исследование открывает новые возможности в понимании ранней Вселенной, а также ферромагнитных квантовых фазовых переходов.
Сеть взорвало ВИДЕО смерти Вселенной под влиянием распада вакуума
Однако количественный анализ распада ложного вакуума сопряжен с большой неопределенностью. Некоторые учёные придерживаются мнения, что бозон Хиггса может находиться не в истинном состоянии вакуума, а в ложном. Распад ложного вакуума — это физическое явление, способное уничтожить каждый атом во Вселенной. Пузырение: в лаборатории квантовых газов в Тренто команда создала сверхтекучую спиновую смесь атомов натрия в состоянии ложного вакуума (синий) и наблюдала и изучала ее распад до состояния истинного вакуума (красный) посредством образования спиновых пузырей. Ложный вакуум (метастабильный вакуум[1]) — состояние в квантовой теории поля, которое не является состоянием с глобально минимальной энергией, а соответствует её локальному минимуму. Международная группа ученых впервые экспериментально подтвердила процесс распада ложного вакуума, что стало значительным прорывом в области квантовой физики.
Смерть Вселенной из-за распада вакуума показали на видео
Переход между ложным вакуумом и истинным затруднен из-за высокого энергетического барьера, однако может происходить квантовомеханическое туннелирование из одного состояния в другое. Международная группа ученых впервые экспериментально подтвердила процесс распада ложного вакуума, что стало значительным прорывом в области квантовой физики. Если наша Вселенная находится в состоянии ложного вакуума, а не в состоянии истинного вакуума, то распад менее стабильного ложного вакуума на более стабильный истинный вакуум (так называемый распад ложного вакуума) может иметь драматические последствия. Многие российские СМИ новости вроде «Физики увидели распад ложного вакуума».
Когда распад ложного вакуума уничтожит Вселенную
Хиггсовское поле особенное, у него энергетически наивыгодное состояние может быть вовсе не пустое. Вселенная в результате этого оказывается заполнена однородным хиггсовским полем. Подробнее см. Простейший вариант такой ситуации — это «хиггсовское» поле h r с такой плотностью потенциальной энергии его еще называют «потенциал» : Здесь r — это трехмерная пространственная координата, v — некоторая величина размерности энергии для настоящего хиггсовского поля она примерно равна 246 ГэВ. Минимальной энергия будет тогда, когда во всём пространстве поле h r будет равно константе: v или —v. Любое изменяющееся в пространстве поле обязательно приведет в целом к большей энергии. Высота потенциального барьера, разделяющего два минимума, равна Рис. В некоторых хиггсовских механизмах может возникнуть ситуация с двумя неравноправными вакуумами. Но оказывается, в неминимальных вариантах хиггсовского механизма возможна ситуация, напоминающая рис.
В них потенциал чуть-чуть перекошен «в пользу» одного из минимумов рис. Теперь самый важный момент. Два «вакуума» теперь разные. Тот, который поглубже, — истинный вакуум — отвечает минимальной плотности энергии, и он вечен. Тот, который повыше, — ложный вакуум — не совсем стабилен. До поры до времени он может выглядеть как нормальный вакуум, и в нём тоже могут летать частицы, происходить взаимодействия и образовываться звезды и планеты. Но всегда существует вероятность, что этот вакуум «сломается», что он протуннелирует в более стабильный истинный вакуум. Этот квантовый распад вакуума выглядит так.
В какой-то момент во Вселенной, находящейся в состоянии «ложного вакуума», появляется пузырь истинного вакуума рис. Переход между областью истинного и ложного вакуума не может быть разрывным, теория такой возможности не допускает. Поэтому имеется тонкая промежуточная зона стенка пузыря , в которой хиггсовское поле плавно переходит от одного вакуума в другой, преодолевая по пути потенциальный барьер. Если этот пузырь энергетически выгоден, то он начнет расширяться, вначале медленно, но затем разгонится до скорости света.
По этому сценарию расширение Вселенной со временем меняется на сжатие, и Вселенная коллапсирует, а в итоге схлопывается обратно в сингулярность. Это возможно, если плотность материи в космосе достаточно высока. Тогда её гравитация может преодолеть расширение. Разные учёные дают разные оценки того, когда может начаться эта фаза сжатия — через миллионы или миллиарды лет.
Большой отскок. Есть ещё один вариант вышеупомянутой гипотезы. Он предполагает, что за несколько мгновений до того, как Вселенная схлопнется в бесконечно плотную сингулярность, она снова изменит курс и возобновит период расширения.
В разделе «Фоторепортажи», мы размещаем интересные фотографии, а также видеоролики со всего света. Раздел «Комментарии» - мнения известных людей по актуальным вопросам. Особый взгляд на факты и события в разделе «В цифрах».
Мы проводим еженедельные «Опросы» среди наших читателей. Удобная навигация, ежедневное обновление информации, ссылки на фото и видеорепортажи. Новости в Кемерово и в Кузбассе - наш главный приоритет.
Таким будущим человечество не раз пугали ученые, в частности философ Ник Бостром, автор работы «Живете ли вы в компьютерной симуляции? Насколько опасен истинный вакуум для жизни на Земле — в материале «Ленты. Все физические процессы в таком мире происходят с энергиями, превышающими это принимаемое за нулевое значение. Между тем не исключено, что Вселенная или ее наблюдаемая часть находится в метастабильном, или ложном, вакууме. Это означает, что существует еще более выгодное энергетическое положение, в которое может эволюционировать Вселенная — истинный вакуум. Количественное описание перехода системы из ложного вакуума в истинный впервые предложили в 1970-х годах советские физики.
Почти в то же время эти вопросы привлекли внимание американских ученых. К настоящему времени разработан математический аппарат, позволяющий оценить вероятность туннелирования системы из первоначального, метастабильного состояния во второе, более устойчивое. Во многом он основан на статистической физике и квантовой теории поля, составляющими основу так называемого формализма космологических пузырей. В таком подходе считается, что наблюдаемый мир существует в ложном вакууме.
Nature Physics: ученые получили доказательства распада ложного вакуума
Исследователи полагают, что наблюдаемый мир находится в истинном или ложном вакуумном состоянии. Первый случай отвечает минимальному энергетическому состоянию хиггсовского поля, тогда как для второго существует отличная от нуля вероятность перехода в более глубокий, в частности, истинный вакуум.
Все остальные минимумы, если они есть пол на верхних этажах — ложные вакуумы. До поры до времени ложный вакуум ведет себя как истинный. Жить на третьем этаже так же комфортно, как и на первом. А если никогда не покидать квартиры и не смотреть в окна, можно и не узнать, на каком этаже живешь. Вселенная — огромный дом без окон и дверей. Поэтому не так уж просто понять, истинный наш вакуум или ложный, а если ложный, сколько под нами этажей. Однако представим себе экстравагантного жильца, подпилившего пол под гирей.
Она тут же устремится на следующий минимальный уровень — пол второго этажа. Разница в высоте этажей перейдет в энергию движения гири, и лучше не оказываться на ее пути. Аналогично, если ложный вакуум по каким-то причинам превратится в истинный или хотя бы в нижележащий ложный, выделится запасенная в нем энергия.
Именно такую вселенную мне хочется рассмотреть.
Давайте введем величину D doom factor , которая пропорциональная вероятности спонтанного распада вакуума. Астрономы сейчас поежились от использования светового года в качестве меры расстояния, вместо парсека, но в данном случае очень хочется измерять время и расстояние в «одинаковых» единицах. Обреченная Вселенная Итак, какова вероятность того, что мы останемся живы в такой Вселенной? Нужно оценить количество потециальных катастроф в прошлом, то есть в нашем past light cone.
То есть вероятность того, что мы не погибли равна. Нас не должно это удивлять, в MWI ветви разделяются еще сильнее даже в рамках минут и секунд. Тем не менее интересно проследить, а когда в среднем было последнее событие такого рода? Это можно сделать по формуле: Значение, которое мы получаем довольно странное для выбранного нами наобум D — около 100 миллионов лет.
Впрочем, на самом деле это не удивительно, так как 4-объем конуса растет очень быстро к основанию. То есть опасность, которая нас подстерегает исходит не от случайно развалившегося 4 года назад вакуума в Альфа Центавра, а в том, что нас накроет волной разложения, которая дошла до нас из далеких глубин Вселенной. Насколько быстро мы разлагаемся? Для оценки возьмем производную n по t, и получим: Для нашего значения D величина n увеличивается на 0.
Результаты их исследования были опубликованы в журнале Nature Physics. Ложный вакуум в квантовой теории поля — это состояние с низким уровнем энергии, которое считается относительно стабильным, но способно переходить в состояние истинного вакуума с еще более низким уровнем энергии. Такой переход обычно осложнен высоким энергетическим барьером, но возможен благодаря квантовомеханическому туннелированию, в результате которого в ложном вакууме появляются пузырьки истинного вакуума. Эксперимент был проведен с использованием переохлажденного газа изотопов натрия-23, который при температуре менее одного микрокельвина обретает свойства сверхтекучей жидкости.
Распад вакуума уничтожит Вселенную
Ученые наглядно показали, как распад ложного вакуума может уничтожить Вселенную. Физики увидели распад ложного вакуума Итальянские физики зарегистрировали распад ложного вакуума в ферромагнитной сверхтекучей жидкости. Международная группа ученых впервые экспериментально подтвердила процесс распада ложного вакуума, что стало значительным прорывом в области квантовой физики. На канале Kurzgesagt видеосервиса Youtube появилась запись, на которой продемонстрировано разрушение Вселенной в результате распада ложного вакуума внутри неё.
Физики из Кембриджского университета впервые смоделировали распад ложного вакуума
| Ученые предрекли гибель Вселенной и в доказательство представили видеоролик - МК | Если все пути распада ведут к очень массивным частицам, энергетический барьер такого распада может привести к образованию стабильного пузыря ложного вакуума (также известного как шар Ферми), окружающего частицу ложного вакуума. |
| Видео: смерть Вселенной из-за распада вакуума | Если это ложный вакуум, то его самопроизвольный распад произойдет намного позже естественной смерти Солнца. |
| Открытие распада ложного вакуума: ученые получили доказательства | Распад ложного вакуума — это физическое явление, способное уничтожить каждый атом во Вселенной. |
| Впервые получены доказательства распада ложного вакуума - Hi-Tech | Британские ученые впервые воспроизвели процесс распада ложного вакуума с помощью квантового симулятора. |
| Ученые показали на видео процесс разрушения Вселенной из-за распада вакуума | Произойти это должно не скоро, но, по мнению некоторых ученых, Вселенная может погибнуть «раньше срока» в результате одного из апокалипсисов, например, в результате распада ложного вакуума. |
Распад нестабильного вакуума
Но чтоб ещё и ложный вакуум, и чтобы он ещё и распадался — до такого извращения даже мы не доходили. Ученые показали возможный механизм смерти Вселенной в результате распада ложного вакуума. В чистом виде распад ложного вакуума в основное состояние происходит за счет квантово-вакуумных флуктуаций.