O fenômeno conhecido como decaimento de vácuo é uma força poderosa que poderia criar, ou destruir, o Universo.
Pesquisadores das universidades de Trento, na Itália, e Newcastle, no Reino Unido,estão preocupados com o Universo após realizar primeiro experimento que fornece indícios concretos sobre o fenômeno conhecido como decaimento do vácuo.
A manifestação real desse fenômeno pode ter tido um papel fundamental não apenas na origem de tudo o que existe no Universo, incluindo matéria e espaço-tempo.
Além disso, também pode vir a ser responsável pela eventual extinção de tudo, representando uma verdadeira aniquilação final do Universo.
Segundo o professor Ian Moss, pesquisador da área, é de consenso comum que o decaimento do vácuo desempenhou um papel crucial na gênese do espaço, do tempo e da matéria durante o Big Bang.
Contudo, até o momento, carecíamos de evidências experimentais. No âmbito da física de partículas, o decaimento do vácuo do bóson de Higgs pode ter o potencial de alterar as leis fundamentais da física, levando ao que tem sido descrito como a ‘catástrofe ecológica final’.
O que é decaimento do vácuo?
Foto: Nasa
O decaimento do vácuo pode ser interpretado como uma mudança de fase. As mudanças de fase são comuns, como quando a água se solidifica em gelo. No entanto, também existem mudanças de fase mais exóticas, que ocorrem em temperaturas próximas do zero absoluto e são desencadeadas não por flutuações térmicas, mas por flutuações quânticas.
Essas são as mudanças de fase cosmológicas que são relevantes quando discutimos a origem e eventual extinção do Universo.
Na teoria quântica de campos, quando um estado menos estável (falso vácuo) se converte em um estado verdadeiramente estável (vácuo verdadeiro), isso é denominado “decaimento do falso vácuo”, ocorrendo por meio da formação de pequenas bolhas localizadas.
Embora as teorias possam prever a frequência com que essas bolhas se formam, há poucas evidências experimentais do processo.
Primeira evidência
A equipe alcançou recentemente o primeiro indício do decaimento do falso vácuo ao empregar arranjos atômicos precisamente controlados. Isso foi possível utilizando um gás ultrarrefrigerado, a uma temperatura de menos de um microkelvin acima do zero absoluto.
Em seguida, a equipe demonstrou a formação das bolhas de acordo com as previsões teóricas.
Este experimento confirma que o decaimento ocorre no campo quântico e se ativa termicamente. Isso abre caminho para a reprodução de fenômenos de campo quântico fora do equilíbrio em sistemas atômicos, como as transições de fase magnéticas.
Além disso, oferece insights fundamentais sobre a origem do Universo e, potencialmente, sobre seu destino final.
Especialistas explicam que explorar o potencial dos experimentos com átomos ultrarrefrigerados para simular analogias da física quântica em outros sistemas – incluindo o Universo primitivo – é uma área de pesquisa altamente promissora no momento.
Ponto de partida
Este experimento representa uma inovação significativa, porém, é apenas o ponto de partida na investigação do decaimento do vácuo.
Ele exemplifica um simulador quântico que reproduz um “análogo” da situação desejada, embora seja um análogo imperfeito, uma vez que o componente térmico está presente no experimento, enquanto a teoria sugere que ele não está presente no decaimento do falso vácuo.
Portanto, o objetivo último é detectar o decaimento do vácuo à temperatura do zero absoluto. Em seguida, o processo deve ocorrer exclusivamente por flutuações quânticas do vácuo, sem qualquer contribuição térmica.
Como o decaimento do falso vácuo criou tudo
Alguns modelos teóricos sugerem que o estado inicial do Universo era metaestável, significando que não estava em seu estado de energia mais baixo possível.
Este estado é chamado de “falso vácuo”, implicando a existência de um “vácuo verdadeiro” que se manifestaria quando o falso vácuo decaísse. Essa é uma analogia para o decaimento de uma partícula radioativa para outra.
Se, e somente se, o processo de decaimento do falso vácuo produzir uma bolha de vácuo verdadeiro, por menor que seja, ela se expandirá à velocidade da luz. Nesse caso, transformaria tudo em seu caminho, incluindo matéria, energia e até as leis da física, no novo estado de vácuo.
Essa possibilidade tanto poderia gerar a criação do Universo quanto poderá, eventualmente, destruí-lo.
No entanto, mesmo entre os entusiastas da física e da cosmologia, essas teorias são “altamente especulativas”. Ou seja, não existem confirmações concretas, algo importante no campo da ciência.
O experimento foi o primeiro passo para entender mais sobre o comportamento do Universo, e, apesar do potencial destrutivo, ainda é apenas uma teoria.
Fonte: Inovação Tecnológica / Imagens: Nasa, Nasa
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