Jsme ve falešném vakuu? Kredit: University of Portsmouth.

Všichni, kdo se byť jen trošku otřeli o kosmologii už nejspíš slyšeli o přízračné hrozbě zhroucení falešného vakua. Aktuální měření na urychlovačích ukazují, že tenhle vesmír je zřejmě v metastabilním stavu Higgsova pole a nachází se ve falešnému vakuu. Tím vyvstává hrozba, která neustále visí jako pověstný Damoklův meč nad vesmírem. Falešné vakuum by se totiž teoreticky mohlo zhroutit do pravého vakua kvantovým tunelováním, což by v podstatě vymazalo existenci, jak ji známe. Konec hry, pro všechno a pro všechny. A jak ví každý kvantový mechanik, kvantovému tunelování nemusíte říkat dvakrát.

Nicméně, fyzik Robson Christie z University of Portsmouth (s vizuálně moc pěknou osobní webovou stránkou) a jeho spolupracovníci nabízejí svým nedávným výzkumem určitou úlevu, přinejmenším kosmologům, pokud je představy o hroucení falešného vakua budí uprostřed noci. Jejich výsledky totiž naznačují, že kvantová pole mohou být za určitých podmínek fakticky kosmicky uzamčena ve svém stavu (cosmic lockdown). To by mohlo vysvětlit, proč náš vesmír zůstává stabilní.

Robson Christie. Kredit: R. Christie.

Badatelé vytvořili matematický model rozpínajícího se vesmíru a sledovali v něm chování kvantových polí i jejich vzájemné interakce. Šlo o zjednodušenou simulaci energetických stavů, které si lze představit jako údolí různé hloubky. Zásadní bylo, že model nepočítal s izolovaným polem, nýbrž s polem obklopeným dalšími poli, která tvoří jeho prostředí. To souvisí s konceptem dekoherence, známým například z kvantových počítačů. Křehké kvantové systémy v nich mohou vlivem interakcí s okolím ztrácet své specifické kvantové vlastnosti.

Logo. Kredit: University of Portsmouth.

Podobně jako okolní prostředí může v počítačích vyvolávat dekoherenci a potlačovat kvantové jevy, což škodí kvantovým výpočtům, mohou také okolní kvantová pole omezovat možnost kvantových přechodů v polích, která jsou jimi obklopena. Podle modelu mohou potlačovat i nebezpečné kvantové tunelování, které by mohlo vést k dramatické změně jejich stavu a v případě Higgsova pole k vymazání dosavadní existence.

Christie s kolegy věří, že kosmický lockdown může výrazně potlačit záludné kvantové tunelování mezi energetickými údolími kosmických kvantových polí. Současně to prý ale neznamená, že by bylo kvantové tunelování zcela vyloučeno.

Pokud jde o budoucnost vesmíru, můžeme si tedy snad trochu oddechnout. Autoři studie ale zdůrazňují, že k ověření této myšlenky bude nutné potrápit propracovanější modelů, které umožní zkoumat i reálná kvantová pole, jako je právě Higgsovo pole. Nezbývá než si držet palce, aby jim to fungovalo.

Video: Christie and Kaplanek: The Universe May Be on Quantum Lockdown

Video: Quantum Simulation of Chemical Transition Rates (Robson Christie)

Video: The Most Efficient Way to Destroy the Universe – False Vacuum

Literatura

Science Alert 20. 10. 2026.

Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 09: 125.