Международная группа физиков из Портсмутского университета в Великобритании и их коллеги разработали теоретическую модель, объясняющую, как взаимодействие с окружающей средой удерживает квантовые поля в стабильном состоянии.

Исследователи опубликовали статью в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), где описали эффект «космической блокировки», способный защитить Вселенную от распада поля Хиггса.

В квантовой физике вакуум — это не абсолютная пустота, а состояние с минимальным запасом энергии.

Существует «истинный вакуум» с наименьшим значением и «ложные вакуумы» — локальные минимумы, похожие на впадины в горном рельефе.

Поле Хиггса, придающее массу элементарным частицам, по расчетам может находиться именно в ложном вакууме. Если оно преодолеет барьер и перейдет в более глубокий минимум, структура материи и физических сил изменится до неузнаваемости.

В классической физике для перехода в истинный вакуум системе требуется энергия, чтобы преодолеть барьер.

Квантовая механика допускает туннелирование — эффект просачивания сквозь преграду.

Однако новое исследование доказывает, что постоянное взаимодействие поля с окружающей средой вызывает декогеренцию. Этот процесс разрушает квантовую суперпозицию, лишая поле необходимой связи между состояниями и подавляя туннелирование. Система словно запирается на замок.

«Вам не нужен сознательный наблюдатель, чтобы запустить этот механизм. Окружающая среда непрерывно собирает информацию о состоянии системы, что разрушает когерентность между двумя возможными вакуумами и делает туннелирование гораздо более сложным», — пояснил соавтор исследования Грег Капланек.

Авторы сравнивают феномен с квантовым эффектом Зенона, при котором непрерывное наблюдение за частицей замедляет ее распад. В космологии роль наблюдателя играют другие поля.

Если собственная динамика поля не успевает за стремительным расширением Вселенной, оно застревает в локальном минимуме. Декогеренция затем надежно фиксирует систему в достигнутом состоянии, предотвращая любые скачки.

Модель пока остается упрощенной, но дает надежду.

Если поле Хиггса действительно находится в нестабильном ложном вакууме, открытый механизм «космической блокировки» может сделать катастрофический переход в новое состояние практически невозможным, сохранив привычную физику нашей Вселенной.

Ранее физики впервые «сфотографировали» движение пустоты.

источник: qazeta.ru, фото: Simone Brandt/imageBROKER.com/Global Look Press