Некоторые виды квантовых систем наряду с истинными вакуумными состояниями обладают метастабильными, или ложными вакуумными состояниями. Эти состояния представляют различные конфигурации квантового поля, и оно может распадаться из ложного состояния в истинное. Когда это происходит, образуются локализованные макроскопические регионы вакуума — пузыри — окруженные заплатками из ложного вакуума, рассказывает Physics World.
«Такой механизм обсуждался прежде в космологическом контексте стабильности нашей Вселенной, которая может быть в стабильной или метастабильной конфигурации, — пояснил Габриэле Феррари из Университета Тренто. — В самом деле, распад вакуума может играть важную роль в том, как были созданы в Большом взрыве пространство, время и вещество».
Команда итальянских физиков использовала для изучения распада ложного вакуума в квантовой системе многих тел атомы натрия с ферромагнитным основным состоянием. Эти атомы были заперты в оптической ловушке и охлаждены до температуры чуть выше абсолютного нуля, при которой они образуют ферромагнитную сверхтекучую жидкость.
«Мы привели систему в метастабильное состояние, в котором сверхтекучая жидкость поляризована в противоположном направлении по отношению к действующему магнитному полю, — пояснил Джакомо Лампорези, один из исследователей. — Через некоторое время мы увидели, что система спонтанно образует пузыри в макроскопических регионах, ориентированных магнитным полем».
Таким образом, ученые получили первое экспериментальное свидетельство механизма распада ложного вакуума в макроскопическом квантовом поле. Полученные результаты в значительной степени совпадают с результатами расчетов.
В прошлом году, впервые с момента открытия бозона Хиггса в 2012 году физики стали свидетелями распада этой элементарной частицы на Z-бозон и фотон. Эти наблюдения, проведенные в рамках экспериментов ATLAS и CMS на Большом адроном коллайдере ЦЕРН, могут стать косвенным свидетельством существования частиц, не укладывающихся в Стандартную модель.
