Επιστήμονες έφτιαξαν κβαντική συσκευή για τη μελέτη του πιθανού τέλους του σύμπαντος!

Μια ομάδα φυσικών από την Ευρώπη ανέπτυξε μια κβαντική συσκευή που θα μπορούσε να προσφέρει πολύτιμες γνώσεις σχετικά με το πιθανό τέλος του σύμπαντος!

Χρησιμοποιώντας μια τεχνική γνωστή ως quantum annealing, οι ερευνητές παρουσίασαν μια μέθοδο μελέτης ενός θεωρητικού φαινομένου που ονομάζεται false vacuum decay. Εάν ένα τέτοιο γεγονός συνέβαινε, θα μπορούσε να οδηγήσει στην κατάρρευση των θεμελιωδών φυσικών νόμων με την ταχύτητα του φωτός, προκαλώντας την αποσύνθεση της πραγματικότητας όπως τη γνωρίζουμε.

Η έννοια του false vacuum decay προτάθηκε από τους θεωρητικούς φυσικούς Sidney Coleman και Frank De Luccia στα τέλη του 20ού αιώνα. Οι μελέτες τους υπέδειξαν τότε ότι το σύμπαν μπορεί να βρίσκεται σε μια μετασταθή κατάσταση αντί για ένα πραγματικό κενό. Εάν αυτή η υπόθεση είναι σωστή, μια μετάβαση σε χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση θα μπορούσε να προκαλέσει μια καταστροφική αλυσιδωτή αντίδραση. Αυτή η νέα κβαντική συσκευή λοιπόν επιτρέπει στους επιστήμονες να προσομοιώνουν πτυχές αυτής της διαδικασίας σε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον, παρέχοντας μια μοναδική ευκαιρία να παρατηρηθεί η δημιουργία και η επέκταση φυσαλίδων κενού σε πραγματικό χρόνο.

Ο Zlatko Papic, θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Leeds και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, εξήγησε ότι ενώ οι φυσικές χρονικές κλίμακες αυτών των κοσμικών μετασχηματισμών είναι τεράστιες, το quantum annealing επιτρέπει την προσομοίωσή τους μέσα σε διαχειρίσιμα εργαστηριακά πλαίσια. Χρησιμοποιώντας χιλιάδες υπεραγώγιμες μονάδες μέσα σε ένα κβαντικό υπολογιστικό σύστημα, η ομάδα δημιούργησε ένα απλοποιημένο μοντέλο του χώρου γεμάτο με κβαντικές διακυμάνσεις, επιτρέποντας τη μελέτη της δυναμικής της αποσύνθεσης του κενού.

Τα ευρήματά τους υποστηρίζουν υπάρχοντα μοντέλα που περιγράφουν πώς το μέγεθος και η συμπεριφορά των καταρρέοντων φυσαλίδων κενού επηρεάζονται από την ενεργειακή ισορροπία μεταξύ του εσωτερικού τους και της επιφάνειάς τους. Όταν εμφανίζονται πολλαπλές φυσαλίδες, οι αλληλεπιδράσεις τους γίνονται πιο σύνθετες, με τις μικρότερες φυσαλίδες να επηρεάζουν την επέκταση των μεγαλύτερων. Παρόλο που αυτή η έρευνα δεν επιβεβαιώνει την ύπαρξη ενός false vacuum ούτε προβλέπει συγκεκριμένο χρονοδιάγραμμα για μια κοσμική κατάρρευση, παρέχει πολύτιμα δεδομένα για τη βελτίωση των θεωρητικών μοντέλων της σταθερότητας του σύμπαντος.

Δημοσιευμένη στο Nature Physics, αυτή η μελέτη αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση θεμελιωδών πτυχών της κβαντικής μηχανικής και της κοσμολογίας. Η μέθοδος του quantum annealing θα μπορούσε στο μέλλον να συμβάλει σε ευρύτερες ερευνητικές προσπάθειες, όπως η διερεύνηση του σχηματισμού του πρώιμου σύμπαντος και η φύση του ίδιου του χωροχρόνου. Όπως σημειώνει ο Papic, η σύζευξη των τεχνικών κβαντικής προσομοίωσης με τη θεωρητική φυσική φέρνει τους επιστήμονες πιο κοντά στην επίλυση μερικών εκ των μεγαλύτερων μυστηρίων του σύμπαντος.