Výzkum v oblasti teorie kvantového pole někdy před půlstoletím dospěl k závěru, že vesmír mohl uvíznout ve stavu falešného vakua, které je sice na první pohled stabilní, ale ve skutečnosti jde jen o lokální energetické minimum, které by se (nedejbože) mohlo najednou překlopit do ještě stabilnějšího stavu. Zní to nevinně, ale pokud by k něčemu takovému doopravdy došlo, vymazalo by to realitu, jak ji známe, bez slitování.
Fenomén zhroucení falešného vakua (False vacuum decay) se stal oblíbenou rekvizitou populární fyziky. Ve skutečnosti o tom samozřejmě mnoho nevíme. Očividně k tomu nedošlo, tedy v naší části vesmíru, a kdyby k tomu někdy doopravdy došlo, nezůstane nikdo, koho by zajímalo, co se stalo a co bude dál.
Každopádně to ale je fascinující fenomén, který láká fyziky jako noční osvětlení můry. Mezinárodní tým, který vedl fyzik Zlatko Papic z University of Leeds, se do toho pustil se simulacemi, jejichž cílem bylo více osvětlit doposud velmi záhadný mechanismus, který by měl mít na svědomí zhroucení falešného vakua.
##seznam_reklama##
K simulacím použili kvantový annealer se 5 564 bity. Jde o kvantový stroj společnosti D-Wave Quantum Inc., který byl navržený pro řešení složitých optimalizačních problémů. Pracuje ve výpočetním centru Jülich Supercomputing Center, pro vědce i pro průmysl. Pro Papicův tým kvantový annealer simuloval chování bublin ve falešném vakuu.
Tyto bubliny jsou podobné bublinám vody ve vodní páře, které jsou ochlazené pod rosný bod. Zdá se, že právě vznik, vzájemné interakce a šíření takových bublin, představujících fázový přechod, spustí zhroucení falešného vakua. Papicův kolega Jean-Yves Desaules to přirovnává k horské dráze, která vede přes několik údolí. Z nich je jen jedno nejhlubší a to představuje „pravé“ vakuum s nejnižší energií. Pokud je tak vesmír opravdu nastavený, může se vážně stát, že jednou „horská dráha“ vjede do hlubšího údolí a bude konec. Všeho.
Kvantový annealer umožnil vědcům sledovat spletité tanečky simulovaných bublin fázových přechodů, jak vznikají, rostou a navzájem interagují, to vše v reálném čase. Ukázalo se, že jde o velmi složitou dynamiku, v rámci které se navzájem ovlivňují bubliny různých velikostí. Simulace Papicova týmu by měly přispět k pochopení fázových přechodů, k nimž mělo docházet krátce po Velkém třesku.
Video: Quantum many-body scars: a new form of weak ergodicity breaking in constrained... ▸ Zlatko Papic
Literatura