Конец наступит мгновенно: физики впервые увидели, как может исчезнуть Вселенная

Китайские учёные смоделировали распад ложного вакуума — процесса, который способен за секунду переписать законы физики

Вселенная, в которой мы живём, возможно, нестабильна. Эта мысль тревожит физиков уже несколько десятилетий. Но раньше она оставалась чисто теоретической. Теперь китайские учёные в лаборатории впервые детально воспроизвели механизм, который может её уничтожить. Речь идёт о распаде ложного вакуума.

Группа физиков из Китая провела эксперимент, результаты которого опубликованы в журнале Physical Review Letters. Они смоделировали квантовый процесс, при котором система самопроизвольно переходит из одного состояния в другое, более стабильное. В космологических масштабах такой переход означал бы радикальную перестройку всего пространства. Или, проще говоря, мгновенную гибель Вселенной в том виде, в каком мы её знаем.

Суть идеи в следующем. Согласно современным представлениям, наш вакуум — не истинный, а ложный. То есть он находится в метастабильном состоянии. Как шарик на вершине холма: он держится, но малейшего толчка достаточно, чтобы покатиться вниз. Только в роли холма выступает поле Хиггса. Если это поле однажды перейдёт в состояние с более низкой энергией, возникнет пузырь истинного вакуума. И этот пузырь начнёт расширяться со скоростью света.

Внутри пузыря фундаментальные константы изменятся. Массы частиц станут другими, атомы перестанут существовать, химические связи разрушатся. Никакой жизни внутри такого пузыря быть не может. А поскольку граница расширяется со скоростью света, избежать её невозможно. Даже заметить приближение не получится — информация о том, что что-то пошло не так, будет двигаться с той же скоростью, что и фронт разрушения.

Китайские физики воспроизвели этот процесс не в космических масштабах, а в лабораторной квантовой системе. После нарушения симметрии система самопроизвольно переходила в более стабильное состояние, демонстрируя поведение, схожее с теоретическим распадом вакуума. Они наблюдали пузырьковую нуклеацию — зарождение новой фазы, которая затем распространялась. Наблюдения подтвердили ключевые предсказания квантовой теории поля.

Учёные использовали сверхохлаждённые атомы, чтобы имитировать поведение вакуума. Когда система достигала определённого порога, в ней возникали зародыши новой фазы — те самые пузыри истинного вакуума. В реальной Вселенной такой процесс мог бы начаться в любой точке космоса. Причина до сих пор неизвестна: это может быть квантовое туннелирование, флуктуация энергии или взаимодействие с тёмной материей.

Один из авторов исследования подчеркнул:

«Мы впервые экспериментально наблюдали, как метастабильное состояние переходит в истинное через квантовое туннелирование. Это именно тот процесс, который в теории способен «переписать» Вселенную. Но не волнуйтесь: вероятность того, что такой спонтанный распад произойдёт в нашей части космоса в ближайшее время, крайне мала».

Почему крайне мала? Потому что период полураспада ложного вакуума оценивается в астрономические цифры. По разным оценкам, Вселенная может находиться в текущем состоянии ещё десятки миллиардов лет или больше. Но точного ответа нет. Метастабильность вакуума — одна из самых сложных проблем современной физики.

Исследование китайских физиков ценно не столько апокалиптическим предсказанием, сколько тем, что оно впервые позволило увидеть механизм в действии. Это шаг к пониманию того, как устроен вакуум на самом деле. Возможно, в будущем учёные смогут точнее оценить, насколько стабильно наше пространство. Или, наоборот, узнать, что мы живём на пороховой бочке.

Пока же можно выдохнуть. Скорость света не даст увидеть приближение пузыря истинного вакуума, но учёные уверяют: в обозримом будущем это событие маловероятно. Если оно вообще когда-нибудь произойдёт.