Физики увидели распад ложного вакуума

Итальянские физики зарегистрировали распад ложного вакуума в ферромагнитной сверхтекучей жидкости. Результаты эксперимента совпали с численными расчетами, что подтвердило наблюдение. Статья об эксперименте опубликована в Nature Physics.

Переохлажденный газ — классический пример метастабильного состояния, переход из которого в основное состояние (жидкую фазу) происходит из-за резонансного возникновения пузырьков. Их образование обычно происходит вокруг примесей в газе или неоднородностей контейнера. Эту идею можно расширить и на квантовые системы и квантовую теорию поля в широком диапазоне сценариев и масштабов, от понимания устройства ранней Вселенной до характеристики спиновых цепей. В этих моделях метастабильное состояние, в котором начинают зарождаться пузырьки, называется ложный вакуум. В чистом виде распад ложного вакуума в основное состояние происходит за счет квантово-вакуумных флуктуаций. Более подробно про ложный вакуум читайте в нашем материале «Из пустого в порожнее».

Группа физиков под руководством Габриэля Феррари (G. Ferrari) из Трентского университета провела эксперимент с переохлажденным газом, состоящим из атомов изотопа натрия-23 (²³Na). Газ удерживался в оптической ловушке и охлаждался до экстремально низкой температуры, при которой переходил в состояние конденсата Бозе — Эйнштейна. Ученые готовили атомы, чтобы их спиновое состояние обеспечивало локальный минимум энергии бозе-конденсата в начале измерений. Физики измеряли профили намагниченности системы в зависимости от времени и наблюдали ее пузырьковообразный переход в глобальный минимум по энергии.

Ученые сравнили скорость образования пузырька истинного вакуума и частоту распадов ложного вакуума с численным моделированием классической динамики поля, а также с простой теорией инстантонов, основанной на приведенном функционале энергии намагниченности. Компьютерное моделирование совпало с экспериментальными результатами, что по мнению ученых доказывает наблюдение распада ложного вакуума в истинный.

Физики отмечают, что предложенный ими метод позволит подробнее изучить распад ложного вакуума квантовых состояний. Кстати, наш вакуум вполне вероятно тоже является ложным. О том так ли это, и что будет со Вселенной, если он распадется, читайте в нашем материале, подготовленном совместно с Яндекс.Кью.