Falešné vakuum. Teoretický konec vesmíru bez varování

Moderní fyzika připouští možnost, že celý náš vesmír nemusí být ve skutečně stabilním stavu. Pokud se nacházíme v takzvaném falešném vakuu, může v principu kdykoli dojít k náhlému přechodu do energeticky výhodnějšího stavu. Taková událost by změnila samotné základy reality bez jakéhokoli varování.

Co fyzika myslí pojmem vakuum

Ve fyzice vakuum neznamená prázdný prostor. Podle kvantové teorie pole je i zdánlivě prázdný prostor vyplněn poli, která neustále fluktuují. Energie vakua je nenulová a právě její hodnota určuje vlastnosti částic, hmotnosti, sílu interakcí i stabilitu atomů.

Každé pole má svůj energetický potenciál. Nejnižší možná energie se nazývá pravé vakuum. Pokud se systém nachází v lokálním minimu, které není absolutně nejnižší, mluvíme o falešném vakuu. Takový stav může přetrvávat velmi dlouho, ale není věčný.

Role Higgsova pole

Klíčovou roli v této otázce hraje Higgsovo pole. Právě ono dává částicím hmotnost a určuje strukturu hmoty. Měření hmotnosti Higgsova bosonu na urychlovači LHC v CERNu ukázala, že parametry Higgsova pole leží velmi blízko hranice mezi stabilním a metastabilním stavem.

Výpočty naznačují, že současný stav vakua je pravděpodobně metastabilní. To znamená, že existuje hlubší energetické minimum, do kterého by mohl vesmír jednou přejít. Tento přechod by však neprobíhal postupně, ale skokově.

Vznik bubliny pravého vakua

Pokud by došlo ke kvantovému tunelování, mohl by se v libovolném místě vesmíru vytvořit mikroskopický zárodek pravého vakua. Tento zárodek by se okamžitě začal rozpínat a vytvořil by bublinu stabilnějšího stavu.

Stěna této bubliny by se šířila rychlostí velmi blízkou rychlosti světla. Uvnitř bubliny by platily jiné fyzikální konstanty. Hmotnosti částic, síly interakcí i struktura prostoru by se zásadně změnily.

Proč by atomy přestaly existovat

Stabilita atomů závisí na jemné rovnováze mezi elektromagnetickou silou, hmotností elektronů a vlastnostmi kvantových polí. V novém vakuu by tato rovnováha přestala platit.

Elektrony by se nemusely vázat k jádrům. Protony a neutrony by mohly ztratit stabilitu. Molekuly, hvězdy i samotný prostor by zanikly během zlomku sekundy. Nešlo by o explozi, ale o kompletní přepis reality.

Proč bychom nic nezaznamenali

Protože se bublina šíří téměř rychlostí světla, žádná informace by nás nemohla varovat. V okamžiku, kdy by stěna dorazila do našeho místa v prostoru, by všechny fyzikální procesy okamžitě skončily.

Neexistuje žádný scénář úniku, obrany ani detekce předem. Událost by nebyla pozorovatelná ani z pohledu jiných částí vesmíru, protože uvnitř bubliny by přestal existovat samotný pojem pozorovatele.

Jak pravděpodobný je tento scénář

Výpočty ukazují, že pokud je vakuum metastabilní, jeho životnost je extrémně dlouhá. Odhady přesahují stáří vesmíru o mnoho řádů. To znamená, že pravděpodobnost takové události je extrémně malá, ale nenulová.

Z pohledu fyziky jde o jeden z mála skutečně absolutních konců. Nezůstaly by žádné trosky, žádné signály, žádná paměť. Pouze jiný stav reality, kde by naše vesmírná historie nikdy neexistovala.

Oficiální zdroje a odborné studie

• 
  CERN – Higgsův boson a vlastnosti vakua
  
• 
  Degrassi et al. Stability of the Higgs potential
  
• 
  CERN Yellow Report on vacuum stability
  
• 
  Scientific American – Vacuum decay explained