Дивні процеси змінять закони фізики і Всесвіт зникне: що з'ясували вчені

Дослідження опубліковано в журналі Nature Physics, пише Popular Mechanics.

Всесвіт може здатися хаотичним місцем для звичайної людини, адже в ньому існують дивні для розуміння явища та об'єкти. Але фізики кажуть, що насправді Всесвіт є доволі стабільним. Ця стабільність, яка називається вакуумним станом, допомагає створювати послідовні закони фізики, які вчені можуть використовувати для вивчення навколишнього світу. Хоча Всесвіт здається стабільним, фізики вважають, що одне з квантових полів може балансувати на межі нового енергетичного стану, який призведе до нестабільності. Ця нестабільність називається розпадом хибного вакууму, і вона може зруйнувати Всесвіт, яким ми його знаємо. Навіть закони фізики зміняться.

Квантові поля необхідні для розуміння того, що може статися зі Всесвітом, кажуть фізики. Вони пронизують весь Всесвіт і відповідають за різноманітні взаємодії. Щоб перебувати в стабільному стані або стані істинного вакууму, квантові поля повинні перебувати у своїх найнижчих енергетичних станах. Але особливі властивості поля Гіггса, яке відповідає за надання маси всім частинкам, змусили фізиків висунути теорію про те, що, хоча поле Гіггса має вигляд стабільного, насправді воно може перебувати тимчасово в стані хибного вакууму, очікуючи на перехід до стану зі ще нижчою енергією.

Квантові поля змушені досягати своїх найнижчих енергетичних станів за всяку ціну, і проблема з полем Гіггса полягає в тому, що якщо воно дійсно перебуває у стані хибного вакууму, то є ймовірність, що одного дня воно зможе перейти в новий стан істинного вакууму за допомогою квантового тунелювання. Це процес, у якому частинки можуть проходити через бар'єри, для подолання яких у них зазвичай недостатньо енергії. Ця дія не тільки перетворить поле Хіггса, а й може призвести до радикальної перебудови базової фізики Всесвіту, вважають учені.

Маса електронів і кварків раптово стане в трильйони разів більшою, і більшість атомів за межами водню більше не існуватимуть і розпадуться. Ядерні реакції більше не працюватимуть, а тому зірки перестануть світити, а це означає, що Всесвіт перетвориться на темне місце. Зрештою зміни у Всесвіті призведуть до його зникнення, кажуть фізики.

Уся ця катастрофа може статися внаслідок виникнення так званих космологічних бульбашок. По суті, вони являють собою розширення істинного вакууму з однієї ділянки космосу по всьому Всесвіту. Але оскільки ця теорія не ґрунтується на реальних спостереженнях, фізики достеменно не знають, як поширюватимуться ці бульбашки і якими можуть бути їхні властивості.

Проте фізики створили моделювання, яке показало, що космологічні бульбашки поширюються за допомогою складних взаємодій, у яких більші бульбашки харчуються дрібнішими. Ця теоретична робота показує один із варіантів того, як може зникнути наш Всесвіт.

Водночас фізики кажуть, що навіть якщо поле Хіггса справді перебуває у стані хибного вакууму, то люди, найімовірніше, не побачать розпад цього стану. Як показало моделювання, час, необхідний для виходу зі стану помилкового вакууму, приблизно в мільярди разів більший, ніж поточний вік Всесвіту. Він оцінюється в 13,8 млрд років.

Як уже писав Фокус, фізики з'ясували, скільки насправді не важить одна з найпоширеніших частинок у Всесвіті, відома як нейтрино. Ці частинки проходять практично через будь-які об'єкти і поки ви це читаєте, величезна кількість нейтрино проходить через ваше тіло.