На иллюстрации представлено изображение процесса распада ложного вакуума в виде гипотетической схемы. A. Zenesini et al. / Nature Physics, 2024. Как стало известно ученые из Италии смогли зарегистрировать эффект, демонстрирующий распад ложного вакуума, который проходит в сверхтекучей жидкости с ферромагнитными свойствами. Полученные в рамках данного исследования результаты полностью совпали с численными расчетами. Статья с подробностями этого уникального эксперимента 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.
Экспериментальное наблюдение распада ложного вакуума A. Zenesini et al. / Nature Physics, 2024
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.
Сравнение временных характеристик формирования пузырька истинного вакуума с численным моделированием. A. Zenesini et al. / Nature Physics, 2024
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.
Времена распадов ложного вакуума в сравнении с теорией инстантонов. A. Zenesini et al. / Nature Physics, 2024
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.
Автор: Дмитрий Рудик
Источник: https://nplus1.ru/
