„Przycisk samozniszczenia”: Najbardziej destrukcyjny możliwy scenariusz końca świata

Podstawowym założeniem jest to, że nasz wszechświat nie znajduje się obecnie w stanie najbardziej stabilnym, co oznacza, że ​​znajdujemy się w tym, co naukowcy nazywają „fałszywą próżnią”, donosi Daily Mail. Gdyby jakakolwiek część wszechświata kiedykolwiek osiągnęła stan stabilny, bańka „prawdziwej próżni” rozszerzyłaby się w całym wszechświecie, niszcząc wszystko, czego dotknęła.

Profesor Ian Moss, kosmolog z Newcastle University, powiedział MailOnline, że Wszechświat jest jak „blat stołu z wieloma kostkami domina ustawionymi obok siebie”. Profesor Moss powiedział, że mogą one pozostać w pozycji pionowej, chyba że niewielkie zaburzenie przewróci jedną z nich i spowoduje upadek pozostałych.

Czym więc jest fałszywa próżnia? Wszystkie obiekty zawierają pewną ilość energii, a ilość energii, którą zawierają, nazywana jest ich „stanem energetycznym”, wyjaśnia Daily Mail. Im niższy stan energetyczny, tym bardziej stabilny staje się obiekt. Jeśli pomyślisz o bryłce węgla, ma ona bardzo wysoki stan energetyczny, ponieważ zawiera dużo energii potencjalnej, co oznacza, że ​​jest niestabilna i może się zapalić. Gdy węgiel się spali, a energia zostanie uwolniona w postaci ciepła, pozostały popiół ma bardzo niski stan energetyczny i jest stabilny.

Wszystko we wszechświecie, od brył węgla po gwiazdy, dąży do swojego najbardziej stabilnego stanu, a więc zawsze dąży do najniższego możliwego stanu energetycznego. Najniższym stanem energetycznym nazywamy stan, w którym obiekt może znajdować się w stanie „próżni”, ale czasami obiekty mogą zostać uwięzione w tym, co nazywa się „fałszywą próżnią”, kontynuuje Daily Mail.

Dr Luis Hamaid, badacz z Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej w Neapolu, powiedział MailOnline: „Dobrą analogią dla pola w fałszywej próżni jest kulka w misce leżąca na stołku. Kulka nie będzie w stanie opuścić miski, jeśli nie dasz jej trochę energii w formie pchnięcia, a jeśli to zrobi, spadnie aż na ziemię”.

Znajdowanie się na ziemi to stan, który nazwalibyśmy próżnią, podczas gdy miska jest po prostu fałszywą próżnią, która zapobiega spadaniu kulki na ziemię. Niepokojące w tej idei jest to, że fundamentalna część struktury wszechświata mogłaby utknąć w jednej z tych fałszywych próżni, zauważa Daily Mail. Wystarczyłoby małe szturchnięcie, a sama struktura rzeczywistości rozsypałaby się do fundamentów.

Pomysł fałszywej próżni staje się naprawdę przerażający, gdy zastosujemy go do naszego obecnego modelu rzeczywistości. Wszechświat i wszystko w nim składa się z cząstek subatomowych, takich jak elektrony, fotony i kwarki. Jednak zgodnie z teorią pola kwantowego wszystkie te cząstki są w rzeczywistości tylko zaburzeniami w polu bazowym.

Dr Alessandro Zenesini, naukowiec z Narodowego Instytutu Optyki we Włoszech, powiedział MailOnline: „Podstawową ideą kwantowej teorii pola jest przedstawianie rzeczywistości wyłącznie w kategoriach pól. Pomyślmy o powierzchni wody. Gdy jest płaska, jest pustym polem. Gdy tylko pojawi się fala, można ją postrzegać jako cząstkę, która może oddziaływać z inną falą”.

Podobnie jak wszystko inne, pola te mają swoje stany energetyczne i dążą do osiągnięcia najniższego możliwego stanu energetycznego, podobnie jak woda staje się spokojna i płaska.

W ciągu pierwszych kilku sekund po Wielkim Wybuchu zostało uwolnione tak dużo energii, że wszystkie pola elementarne zapadły się w stan próżni.

Ale naukowcy uważają teraz, że jedno z pól może utknąć po drodze. Niektórzy badacze uważają, że pole Higgsa, które tworzy nieuchwytny bozon Higgsa, znajduje się w fałszywej próżni.

Zasadniczo oznacza to, że cały wszechświat może eksplodować w każdej chwili. Co się więc stanie, jeśli fałszywa próżnia się zapadnie?

Gdyby pole Higgsa kiedykolwiek spadło do poziomu prawdziwej próżni, wynikające z tego „przesunięcie fazowe” uwolniłoby ogromną ilość energii, pisze Daily Mail. Ta energia jest tak skoncentrowana, że ​​wypchnęłaby pobliskie obszary pola z fałszywej próżni, obniżając ich poziom energii i uwalniając jeszcze więcej energii. Powstała reakcja łańcuchowa rozprzestrzeniłaby się po całym wszechświecie jak płomień zapałki wrzucony do jeziora benzyny. Bańka prawdziwej próżni rozszerzyłaby się wokół kuli od punktu początkowego, aż pochłonęłaby cały kosmos. Na jej krawędzi, między prawdziwą i fałszywą próżnią, energia zebrałaby się w cienką ścianę o niesamowitej mocy.

Dr Hamaid powiedział: „Energia kinetyczna ściany jest tak wysoka, że ​​nawet jeśli cząstka Higgsa, która ma tę energię, jest bardzo ciężka, poruszałaby się z prędkością światła. Nigdy nie zobaczylibyśmy nadchodzącej ściany, ponieważ światło nie byłoby w stanie do nas dotrzeć, zanim ściana by do nas dotarła”.

Gdyby ten mur spadł na Układ Słoneczny, zawierałby tyle energii, że „natychmiast zniszczyłby każdą gwiazdę lub planetę na swojej drodze” – powiedział dr Hamaid.

Ale to, co pozostaje po początkowym załamaniu, jest być może jeszcze bardziej przerażające. Interakcje między polami fundamentalnymi nadają cząsteczkom ich właściwości i determinują sposób, w jaki oddziałują. To z kolei determinuje wszystko, od fizyki, która utrzymuje planety razem, po reakcje chemiczne zachodzące wewnątrz naszych komórek. Gdyby pole Higgsa nagle osiągnęło nowy poziom energii, fizyka, jaką znamy, byłaby niemożliwa.

Dr Dejan Stojkovic, kosmolog z University of Buffalo, powiedział MailOnline: „W rezultacie elektrony, kwarki i neutrina uzyskałyby masy inne niż ich obecne wartości. Ponieważ struktury, które widzimy wokół nas, składają się z atomów, których istnienie zależy od dokładnych wartości parametrów w modelu standardowym, prawdopodobne jest, że wszystkie te struktury uległyby zniszczeniu, a być może powstałyby nowe”.

Naukowcy nie mają pojęcia, jak wyglądałby świat pozostawiony w fałszywej próżni po załamaniu, przyznaje Daily Mail. Wiemy jednak, że byłby on całkowicie niezgodny z życiem, jakie znamy teraz.

Co mogłoby wywołać koniec świata? Aby wywołać fałszywy rozpad próżni, potrzebna byłaby niezwykle potężna siła, aby upchnąć ogromną liczbę cząstek Higgsa w maleńkiej przestrzeni. W obecnym wszechświecie miejsca z tak dużą energią mogą być niemożliwe, ale zła wiadomość jest taka, że ​​wczesny wszechświat mógł być wystarczająco gwałtowny, aby to zrobić. W szczególności naukowcy uważają, że gęste obszary materii mogły zapaść się w maleńkie pierwotne czarne dziury w ciągu pierwszych kilku sekund po Wielkim Wybuchu. Są to supergęste skupiska materii nie większe niż pojedynczy atom wodoru, ale o masie całej planety. Ponieważ te czarne dziury parują pod wpływem promieniowania Hawkinga, niektórzy badacze uważają, że mogą wywołać fałszywy rozpad próżni.

Profesor Moss powiedział: „Kondensacja to proces podobny do rozpadu próżni, w którym kondensacja pary wodnej w chmury jest wyzwalana przez drobne cząsteczki pyłu lub kryształki lodu. Małe czarne dziury powodują rozpad próżni w ten sam sposób”.

Jak zauważa Daily Mail, być może jedną z najdziwniejszych implikacji fałszywego rozpadu próżni jest to, że mógł on już się rozpocząć gdzieś we Wszechświecie.

Dr Hamaid powiedział: „Opierając się na kilku bardzo konkretnych założeniach, pokazaliśmy, że prawdopodobieństwo wystąpienia takich baniek wynosi 100 procent”.

Według niektórych obliczeń, pojedyncza pierwotna czarna dziura we wszechświecie wystarczyłaby, aby wywołać proces samozniszczenia wszechświata. Podobnie, ze względu na niewielkie fluktuacje na poziomie kwantowym, znane jako tunelowanie kwantowe, możliwe jest, że części wszechświata mogłyby w dowolnym momencie przypadkowo wpaść w stan niższej energii. Może to oznaczać, że gdzieś w kosmosie istnieje już bańka prawdziwej próżni, pędząca w naszym kierunku z prędkością światła, niszcząca wszystko, co napotka.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​nawet gdyby prędkość światła była duża, dotarcie do nas prawdziwej bańki próżni mogłoby zająć miliardy lat.

Jeśli bańka zaczyna się wystarczająco daleko, ekspansja wszechświata może uniemożliwić jej dotarcie do nas. Dr Hamaid i profesor Moss sugerują, że fakt, iż nadal żyjemy, jest dowodem na to, że pierwotne czarne dziury w ogóle nie istnieją.

Nie wiemy również, jaki wpływ ciemna materia i ciemna energia mogą mieć na stan energetyczny wszechświata. Możliwe, że te tajemnicze substancje odwracają ekspansję każdej bańki w miarę jej występowania, aby utrzymać stabilność wszechświata. Jednak dopóki prawdziwa bańka próżniowa nie rozerwie naszej rzeczywistości, nie będzie sposobu, aby dowiedzieć się, kto ma rację.