„Космичка блокада“ може да ги заклучи квантните полиња во лажен вакуум

Квантните полиња можат да останат заробени во состојба со повисока енергија, иако постои подлабока, постабилна состојба. Ново истражување покажува дека интеракцијата со околината може дополнително да го потисне нивното преминување во таканаречениот вистински вакуум.

Во космологијата, вакуумот не значи целосно празен простор, туку состојба во која едно поле се наоѓа во минимум на својата енергија. Најдлабокиот минимум се нарекува вистински вакуум, додека повисоките локални минимуми се познати како лажни вакууми. Поле што се наоѓа во еден од овие „долини“ може да остане таму иако постои состојба со помала енергија.

Во класичната физика, преминот од една долина во друга би барал доволно енергија за надминување на бариерата меѓу нив. Квантната механика, сепак, дозволува квантно тунелирање – појава при која системот има одредена веројатност да се појави од другата страна на бариерата.

Истражувачите од Универзитетот во Портсмут и Универзитетот „Сиракуза“ развиле поедноставен модел за да испитаат како околината влијае врз ова тунелирање во вселената што се шири. Наместо целосно изолирано поле, моделот вклучува интеракции со други полиња, бидејќи совршената изолација во реалниот универзум е само идеализација.

Таквите интеракции предизвикуваат декохеренција: квантниот систем постепено ја губи способноста да одржува суперпозиција на различни состојби. Според резултатите, околината не ја одредува главно првичната состојба во која ќе заврши полето. Но, откако полето ќе се локализира во еден минимум, декохеренцијата може силно да го потисне неговото тунелирање кон другиот.

Авторите ова го нарекуваат „космичка блокада“, а го поврзуваат со квантниот Зенонов ефект. Континуираното стекнување информации за состојбата на системот, без потреба од свесен набљудувач, може да го отежне неговото преминување во друга состојба.

Клучна улога има и односот меѓу масата на полето и Хабловата скала, односно брзината со која се шири универзумот. Тешките полиња можат побрзо да се приспособат на космичката еволуција и поверојатно е да стигнат до вистинскиот вакуум. Кај лесните полиња, брзото ширење може да ја попречи динамиката, оставајќи значителна веројатност тие да останат во лажен вакуум.

Овој резултат е особено интересен во контекст на Хигсовото поле. Некои пресметки врз основа на Стандардниот модел дозволуваат можност тоа да се наоѓа во лажен вакуум, иако подлабока енергетска состојба би можела да постои при многу поголеми вредности на полето. Преминот би значел радикална промена на структурата на материјата и на силите што ја управуваат.

Сепак, истражувањето не докажува дека нашиот универзум е заштитен од таков настан. Моделот е поедноставен и ќе бидат потребни пореалистични космолошки пресметки за да се утврди дали „космичката блокада“ навистина има значајна улога во стабилноста на Хигсовиот вакуум.