همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: جهان ما در ظاهر پایدار است، اما قوانین فیزیک احتمال یک تغییر بنیادی را کاملا رد نمی‌کنند. اگر برخی میدان‌های کوانتومی به وضعیت انرژی پایین‌تری منتقل شوند، ساختار ماده و نیروهای حاکم بر جهان ممکن است به شکلی اساسی تغییر کند. اکنون دانشمندان سازوکاری را بررسی کرده‌اند که شاید به حفظ وضعیت کنونی جهان کمک کند.
به گزارش ساینس‌آلرت، پژوهشگران دانشگاه پورتسموث انگلیس در مطالعه‌ای جدید، مدلی ریاضی از جهان در حال انبساط طراحی کردند تا رفتار میدان‌های کوانتومی را بررسی کنند. یافته‌های آنها نشان می‌دهد برهم‌کنش این میدان‌ها با محیط اطرافشان می‌تواند احتمال تغییر ناگهانی وضعیت آنها را به‌شدت کاهش دهد. محققان این سازوکار را «قرنطینه کیهانی» نامیده‌اند.
بر اساس نظریه میدان‌های کوانتومی، ذرات بنیادی از برانگیختگی میدان‌هایی به وجود می‌آیند که در سراسر جهان حضور دارند. این میدان‌ها تمایل دارند به وضعیتی با کمترین انرژی ممکن برسند؛ اما گاهی ممکن است در یک وضعیت انرژی بالاتر باقی بمانند که به آن «خلأ کاذب» گفته می‌شود.
برای مثال، میدان هیگز که در ایجاد جرم ذرات بنیادی نقش دارد، ممکن است در چنین وضعیتی قرار داشته باشد. اگر این میدان به وضعیت انرژی پایین‌تری موسوم به «خلأ واقعی» منتقل شود، قوانین حاکم بر ماده و نیروهای بنیادی می‌توانند تغییر کنند.
یکی از مسیرهای احتمالی این تغییر، پدیده‌ای به نام «تونل‌زنی کوانتومی» است؛ فرایندی که به یک سامانه کوانتومی اجازه می‌دهد بدون عبور کلاسیک از مانع انرژی، به وضعیت دیگری منتقل شود.
بیشتر بخوانید:
- رایانه کوانتومی گوگل به پیشرفت مهمی در ساخت حالت‌های جادویی رسید
- فرصتی جدید برای پژوهشگران هوش مصنوعی و کوانتوم | از رایانش کوانتومی تا رمزنگاری پساکوانتومی
- اینترنت کوانتومی یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر شد
با این حال، مدل جدید نشان می‌دهد میدان‌های کوانتومی برخلاف تصور ساده‌شده، منزوی نیستند و دائما با میدان‌های دیگر تعامل دارند. این برهم‌کنش‌ها می‌توانند از طریق پدیده‌ای به نام «واهمدوسی» اثرات کوانتومی را محدود کنند و احتمال تونل‌زنی و تغییر وضعیت میدان‌ها را کاهش دهند.
پژوهشگران همچنین دریافتند نسبت جرم میدان به مقیاس انبساط جهان در تعیین وضعیت آن نقش دارد. میدان‌های سنگین‌تر در مقایسه با نرخ انبساط می‌توانند سریع‌تر خود را با شرایط تطبیق دهند؛ اما اگر انبساط جهان نسبت به پویایی میدان بسیار سریع باشد، احتمال باقی ماندن آن در خلأ کاذب افزایش می‌یابد.
این سازوکار شباهتی به «اثر زنو کوانتومی» دارد؛ پدیده‌ای که در آن اندازه‌گیری مکرر یک سامانه می‌تواند تحول آن را محدود کند.
با وجود این یافته‌ها، دانشمندان تأکید می‌کنند که هنوز نمی‌توان نتیجه گرفت میدان هیگز قطعا به این روش پایدار مانده است. بررسی این احتمال به مدل‌های واقع‌گرایانه‌تر نیاز دارد.