Modellezték az univerzum vérfagyasztó végét – így pusztulhat el a világmindenség

Az univerzum végéről szóló elméletek többsége hatalmas időtávokban gondolkodik. A hőhalál forgatókönyve szerint a világmindenség tovább tágulna, miközben az energia egyre egyenletesebben oszlana el benne. A Big Crunch, azaz Nagy Reccs néven ismert elmélet ezzel szemben azt feltételezi, hogy a tágulás egyszer megfordulhat, majd az univerzum saját gravitációja hatására fokozatosan összeomolhat. A hamis vákuum bomlása más természetű elképzelés: nem a csillagok távoli jövőjéből, hanem a kvantumvilág mélyéről indul ki.

A fizika nyelvén a vákuum nem egyszerű üresség, hanem a lehető legalacsonyabb energiájú állapot. Legalábbis akkor, ha valódi vákuumról beszélünk. A hamis vákuum ezzel szemben olyan látszólag stabil állapot, amely hosszú ideig fennmaradhat, miközben elvileg létezik nála mélyebb, stabilabb energiaszint.

A gondolat azért nyugtalanító, mert ha az univerzum jelenlegi állapota ilyen hamis vákuum lenne, akkor valahol egyszer létrejöhetne egy apró buborék, amely már az igazi vákuumot hordozza. Ez a buborék a feltételezések szerint fénysebességgel terjedne tovább, és közben átírná a fizika általunk ismert tulajdonságait. Hogy egy ilyen univerzum milyen lenne, azt nem tudjuk, de az biztos, hogy mi már nem tapasztalnánk meg. Ahogy az IFLScience is kiemeli, fontos hozzátenni: nincs bizonyíték arra, hogy hamis vákuumban élnénk, és a mostani kísérlet sem kozmikus veszélyt mutatott ki.  A kutatók nem a világvégét hozták létre a laborban, hanem egy olyan kvantumfolyamat kicsinyített modelljét, amely segíthet pontosabban megérteni az elméleti előrejelzéseket.

Ehhez Rydberg-atomokat használtak: ezek olyan gerjesztett atomok, amelyekben az elektronok nagyon távoli pályákra kerülnek, ezért az atomok a megszokottnál jóval nagyobbra nőhetnek. Méretük és jól szabályozható viselkedésük miatt kifejezetten alkalmasak érzékeny kvantumkísérletekre. A kutatók az atomokat gyűrűbe rendezték, majd olyan állapotot hoztak létre, amelyben az egymás mellett lévő atomok spinje, vagyis kvantumos perdülete váltakozó mintázatot követett. Ez felelt meg a rendszer stabilabb állapotának. Ezután lézerrel energiát adtak a rendszernek, és elérték, hogy a spinek egy irányba rendeződjenek. A kísérletben ez volt a hamis vákuum megfelelője.

A kutatás tehát nem azt bizonyítja, hogy az univerzum bármelyik pillanatban véget érhet. Inkább azt mutatja meg, hogy a fizikusok egyre összetettebb kozmikus és kvantumfolyamatokat tudnak laboratóriumi rendszerekben modellezni. A Rydberg-atomokból felépített gyűrű pedig újabb kísérletek előtt nyithat utat, amelyek még bonyolultabb kvantumjelenségeket tehetnek vizsgálhatóvá.