Un dispozitiv cuantic ar putea prezice cum se va sfârși Universul

Întreaga noastră realitate ar putea fi, teoretic, construită pe un fundament fragil, gata să se prăbușească în orice moment. Dacă acest scenariu este real, un nou dispozitiv dezvoltat de o echipă de fizicieni europeni ar putea oferi indicii despre cum ar putea arăta soarta finală a Universului.

Folosind un proces numit „quantum annealing”, cercetătorii au creat un experiment demonstrativ pentru a studia dinamica unui fenomen terifiant: un colaps al realității care ar destrăma însăși țesătura fizicii. Dacă un astfel de eveniment s-ar produce undeva în Univers, legile cuantice care susțin structura materiei ar fi rescrise la viteza luminii, marcând sfârșitul realității așa cum o cunoaștem.

• Ce a descoperit Telescopul Spațial James Webb pe un super-Pământ topit?
• Astronomii au observat cum o stea neutronică adormită „s-a trezit la viață”

Cât de probabil este ca aceasta să fie soarta finală a Universului? Pe scurt, nu se știe.

„Încercăm să dezvoltăm sisteme care să ne permită să realizăm experimente simple pentru a studia astfel de fenomene. Scările de timp pentru aceste procese în Univers sunt imense, dar folosind dispozitivul nostru putem observa efectele în timp real și putem înțelege mai bine ce se întâmplă”, explică Zlatko Papic, fizician teoretician la Universitatea din Leeds (Anglia) și autor principal al studiului.

Un dispozitiv cuantic ar putea prezice soarta finală a Universului

La sfârșitul secolului trecut, fizicienii teoreticieni americani Sidney Coleman și Frank De Luccia au ridicat o ipoteză tulburătoare: ceea ce considerăm a fi starea fundamentală a vidului (nivelul de energie minim absolut) ar putea să nu fie cu adevărat cel mai scăzut posibil. Cu alte cuvinte, realitatea noastră s-ar putea sprijini pe un fals echilibru, deasupra unui haos pur.

Chiar și dacă am stinge toate stelele, am izola fiecare atom și am șterge complet cosmosul, vidul ar continua să fiarbă de particule efemere care apar și dispar într-un schimb continuu de energie. Întreaga fizică derivă din această dinamică subatomică, guvernând reacțiile nucleare și chimice într-un fel de „piață energetică” stabilă.

Coleman și De Luccia ne-au invitat să ne imaginăm că această piață a Universului ascunde o instabilitate profundă. Ce s-ar întâmpla dacă, undeva, într-un colț al spațiului, o regiune ar intra în colaps, pierzând brusc stabilitatea energetică? Consecințele ar fi catastrofale: s-ar declanșa o undă de șoc ce s-ar propaga cu viteza luminii, provocând colapsul întregului cosmos.

„Discutăm despre un proces prin care Universul și-ar schimba complet structura. Constantele fundamentale ar putea varia instantaneu, iar realitatea noastră s-ar prăbuși ca un castel de cărți. De aceea, avem nevoie de experimente controlate pentru a studia acest fenomen și pentru a determina cât de rapid s-ar putea produce un astfel de scenariu”, explică Papic.

Noua invenție a oamenilor de știință

Desigur, testarea unei ipoteze despre prăbușirea vidului cuantic nu este o sarcină ușoară. Însă Papic și echipa sa au găsit o metodă de a simula acest proces prin quantum annealing. Acest concept folosește fluctuațiile cuantice pentru a determina soluții optime într-un spectru de posibilități, explică Science Alert.

Cercetătorii au utilizat mii de unități supraconductoare într-un computer cuantic, creând o hartă unidimensională a unui vid ipotetic aflat în continuă transformare.

În urma experimentului, simularea a confirmat modelele care susțin că dimensiunea unei bule de colaps este determinată de competiția dintre energia câștigată prin prăbușirea sa și energia pierdută prin suprafața acesteia.

Dacă mai multe astfel de bule s-ar forma simultan, s-ar crea un dans complex de interacțiuni, în care bulele mai mici ar putea influența expansiunea celor mai mari. Totuși, studiul nu ne spune dacă vidul fals există cu adevărat sau dacă ar trebui să ne facem griji pentru viitorul realității noastre în următoarele câteva cvadrilioane de ani. Însă fiecare experiment ne apropie de înțelegerea acestor concepte fascinante, iar metoda bazată pe quantum annealing ar putea, într-o zi, să fie folosită pentru a testa ipoteze despre formarea universurilor.

„Această cercetare, care combină simularea cuantică de ultimă generație cu fizica teoretică profundă, ne arată cât de aproape suntem de a dezlega unele dintre cele mai mari mistere ale Universului”, spune Papic.

Studiul a fost publicat în Nature Physics.

Vă recomandăm să citiți și:

Fără precedent! O echipă internațională de astronomi a reușit să fotografieze „pânza cosmică”

Cercetătorii spun că existența unor specii extraterestre tehnologice este foarte probabilă

„Marile canioane” de pe Lună au fost create în doar 10 minute catastrofale, relevă un studiu

Oamenii de știință de la Oxford au construit un supercomputer cuantic și au reușit prima teleportare