Расширение Вселенной способно стабилизировать ложный вакуум квантовых полей
Физики из Портсмутского университета выяснили, что расширение Вселенной способно удерживать квантовые поля в неустойчивых состояниях. Это мешает им перейти в более глубокую энергетическую яму. Работа посвящена устойчивости ложного вакуума, её результаты появились на Phys.org. Об этом пишет Togliatti24.
В космологии вакуум — не пустота, а состояние поля с наименьшей энергией. Истинный вакуум считают самым устойчивым. Ложный же представляет локальную впадину, где система способна задержаться. Дэвид Уэндс сравнил картину с рельефом, где рядом лежат углубления разной глубины.
Робсон Кристи с командой проверили гипотезу на упрощённой космологической модели. В центре внимания оказалось поле Хиггса, отвечающее за массу частиц Стандартной модели. Часть расчётов допускает, что сейчас оно пребывает в ложном вакууме. Если поле велико, есть и другой, более глубокий минимум. Переход туда изменил бы состояние космоса, устройство материи и взаимодействия частиц, говорит Кристи. Такой процесс принято объяснять квантовым туннелированием — преодолением барьера без достаточной классической энергии. Но исследование показало: важен баланс между массой поля и темпом расширения. Если расширение идёт чересчур быстро, лёгкое поле не достигает самого глубокого минимума.
Закрепившись в локальной впадине, система попадает в состояние, которое назвали космической блокировкой. Контакты с полями вокруг ломают квантовую суперпозицию и наделяют объект классическими свойствами. Соавтор Грег Капланек подчеркнул: наблюдатель не нужен. Среда сама получает сведения о состоянии поля, разрушает согласованность двух вакуумов и не даёт туннелированию продолжиться.
Авторы оговариваются: их вычисления опираются на упрощённую модель и не доказывают безопасность нынешнего вакуума. Однако они указывают на возможность стабилизации ложного вакуума через взаимодействие с окружением. Это может предотвратить резкий переход в другое состояние. Чтобы проверить это для поля Хиггса, нужны более реалистичные вычисления.
