Vakuuminis skilimas – procesas, galintis užbaigti mums žinomą Visatą, gali įvykti 10 000 kartų greičiau, nei tikėtasi. Laimei, tai dar neįvyks labai, labai ilgai.
Kai fizikai kalba apie „vakuumą“, ši sąvoka skamba taip, tarsi reikštų tuščią erdvę, ir tam tikra prasme taip ir yra. Tiksliau tariant, tai reiškia numatytuosius nustatymus, panašius į valdymo pulto nustatymus.
Kai erdvę persmelkiantys kvantiniai laukai turi šias numatytąsias reikšmes, erdvė laikoma tuščia. Nedideli nustatymų pakeitimai sukuria daleles – šiek tiek padidinkite elektromagnetinį lauką ir gausite fotoną.
Kita vertus, didelius pakeitimus geriausia laikyti visiškai naujais numatytaisiais parametrais. Jie sukuria kitokią tuščios erdvės apibrėžtį su skirtingomis savybėmis.
Ką turime žinoti
Vienas kvantinis laukas ypatingas tuo, kad jo numatytosios reikšmės gali keistis. Higso lauku vadinamas laukas lemia daugelio fundamentaliųjų dalelių, pavyzdžiui, elektronų ir kvarkų, masę.
Skirtingai nuo visų kitų fizikų atrastų kvantinių laukų, Higso lauko numatytasis dydis yra didesnis už nulį. Higgso lauko vertę padidinus arba sumažinus, padidėtų arba sumažėtų elektronų ir kitų dalelių masė. Jei Higgso lauko reikšmė būtų lygi nuliui, tos dalelės būtų be masės.
Jei ne kvantinė mechanika, galėtume amžinai likti ties nenuline numatytąja verte. Kvantinis laukas gali „tuneliauti“, peršokdamas į naują, mažesnės energijos reikšmę, net jei jam neužtenka energijos pereiti per didesnės energijos tarpinius nustatymus – šis efektas panašus į tuneliavimą per kietą sieną.
Kad tai įvyktų, reikia turėti mažesnės energijos būseną, į kurią būtų galima tuneliauti. O prieš statydami Didįjį hadronų greitintuvą fizikai manė, kad dabartinė Higgso lauko būsena galėtų būti žemiausios energijos būsena. Dabar šis įsitikinimas pasikeitė.
Visada buvo žinoma, kad kreivė, vaizduojanti skirtingoms Higgso lauko būsenoms reikalingą energiją, primena sombrero su apverstu kraštu. Dabartinę Higgso lauko padėtį galima įsivaizduoti kaip kamuoliuką, gulintį prie krašto apačios.
Tačiau subtilios kvantinės pataisos gali pakeisti kreivės formą. Kvantiniai laukai perduoda energiją vienas kitam. Pavyzdžiui, kvantinė elektronų ir elektromagnetinio lauko sąveika keičia atomų energijos lygmenis – šis efektas buvo atrastas XX a. ketvirtajame dešimtmetyje.
Higso lauko atveju sombrero krašto kreivumą lemia Higso bozono – elementariosios dalelės, kuri perduoda Higso lauko poveikį ir kuri buvo atrasta 2012 m. Didžiajame hadronų priešpriešinių srautų greitintuve – masė.
Tolesnes kreivės formos korekcijas lemia dalelės, kurios stipriai sąveikauja su Higgso bozonu: didelės masės dalelės, pavyzdžiui, viršutinis kvarkas – sunkiausia žinoma elementarioji dalelė.
Lygindami Higso bozono masę su viršutinio kvarko mase, fizikai dabar mano, kad sombrero greičiausiai vėl nusileidžia žemyn. Esant daug didesniam Higgso lauko nustatymui, yra mažesnės energijos būsena.
Tokiu atveju Higgso laukas galiausiai turėtų tuneliauti į tą būseną, arba „ištirpti“. Šis skilimas prasidėtų vienoje vietoje, o paskui išplistų – šviesos greičiu augantis sferinis burbulas, transformuodamas Visatą.
Fundamentaliosios dalelės taptų daug sunkesnės, todėl gravitacija jas suartintų stipriau nei kitos jas skiriančios jėgos. Atomai suirtų.
Skirtingai vertinama vakuuminio skilimo tikimybė
Vis dėlto artimiausiu metu nesugebėsime pasiekti aukštesnių Higgso parametrų. Fizikai skirtingai vertina vakuuminio skilimo tikimybę.
Taikydami tiesioginį metodą, jie registruoja įvairias transformacijas, kurių reikėtų, kad laukas pereitų nuo vienos vertės prie kitos – transformacijas, pažeidžiančias energijos išsaugojimo principą, o kvantinė mechanika leidžia tai trumpam padaryti, – ir kiekvieną scenarijų vertina pagal tai, kaip smarkiai jis pažeidžia tokias taisykles kaip energijos išsaugojimo principas.
Remiantis šiais skaičiavimais, kubiniame gigaparseko erdvės plote vakuumas suyra kartą per 10794 metus, arba kaip skaitmuo 1, po kurio seka 794 nuliai – absurdiškas laiko tarpas. Nuo Didžiojo sprogimo iki šiol praėjo tik 1010 metų.
Neseniai Slovėnijos fizikų grupė teigė radusi nedidelę skaičiavimo klaidą, kuri pagreitina mums žinomos visatos pabaigą iki 10790 metų, o ne 10794.
Nors 10 000 kartų pokytis gali atrodyti didžiulis, jis yra daug mažesnis nei kitų skaičiavimo dalių neapibrėžtis. Svarbiausia: nė viena iš šių neapibrėžčių nėra pakankamai didelė, kad perskrostų eonus, kurie mus skiria nuo vakuumo irimo siaubo.
