L’univers se déroule dans un vide quantique qui regorge d’interactions entre particules et champs. Les scientifiques ont désormais prouvé en laboratoire que ce faux vide pouvait se désintégrer en un instant et tomber dans un véritable vide absolument inconnu de la science.
Selon la physique moderne, l’univers est le résultat de l’interaction entre des particules et des champs – dont par exemple le champ électromagnétique – et pourrait se trouver dans une configuration d’équilibre appelée faux vide.
Le faux vide est un concept de théorie quantique des champs qui décrit ce que l’on appelle vide quantique.
Il vide C’est l’état quantique qui contient le moins d’énergie possible, même si en son sein les ondes électromagnétiques, qui n’ont pas besoin de milieu matériel pour se propager, et les particules qui apparaissent et disparaissent constamment fluctuent.
C’est pourquoi on considère que le vide quantique qui entretient l’univers entier n’est en réalité qu’un faux vide. partiellement stablepuisque, en raison de sa dynamique interne, il peut tomber à des niveaux d’énergie encore plus bas et provoquer la désintégration de ce faux vide et l’amener à un état véritablement stable avec une énergie plus faible, appelé vrai vide.
Trois clés
Autrement dit, tout ce qui existe repose sur trois concepts : le vide quantique, qui est en fait un faux vide, qui est censé pouvoir encore diminuer son énergie et devenir un véritable vide.
Selon la théorie, ce processus de reconversion du vide quantique implique la formation de « de vraies bulles de vide dans le faux vide, tout à fait analogue à la formation de gouttes de liquide dans un récipient refroidi par la vapeur en dessous du point de condensation.
Cette hypothèse a des implications théoriques très importantes dans les processus cosmologiques, puisque la théorie du faux vide pourrait nous dire ce qui existait avant le Big Bang et ce qui arrivera à l’univers dans le futur.
Dans quel vide vivons-nous ?
Pour cette raison, la communauté scientifique continue d’étudier et de se demander depuis des décennies dans quel type de vide quantique se trouve notre univers, s’il s’agit d’un faux vide ou d’un véritable vide, et si son état actuel peut faire basculer et modifier l’équilibre cosmique actuel.
Pour répondre à ces questions, les scientifiques ont développé des théories sophistiquées et ont tenté d’imaginer quelles plates-formes expérimentales pourraient confirmer les différents modèles théoriques, puisqu’il n’est pas possible d’accéder directement aux processus qui ont eu lieu immédiatement après le Big Bang.
Premier constat
Ce qui est vraiment nouveau, c’est que de nouvelles recherches ont observé pour la première fois que les bulles supposées modifier le vide quantique se forment en réalité dans des systèmes atomiques soigneusement contrôlés en laboratoire.
L’expérience s’est déroulée dans les laboratoires du Centre de Condensation Pitaevskii Bose-Einstein de Trente et les résultats de cette étude, dont le premier auteur est Alessandro Zenesinisont publiés dans la revue Nature Physics.
Pour parvenir à cette observation, les chercheurs ont préparé un « nuage » d’atomes de sodium ultrafroids dans un état initial qui simule un faux état de vide et ont observé comment des bulles se forment à mesure que le vide se désintègre : elles grandissent et fusionnent jusqu’à occuper tout l’espace.
Ces bulles pourraient être détectées grâce à une technique d’imagerie permettant de mesurer la densité et la vitesse des atomes.
De cette manière, les scientifiques ont pu démontrer de manière concluante que ces bulles sont le résultat de la désintégration thermique du faux vide, c’est-à-dire qu’elles sont activées par les fluctuations thermiques du système, ce qui pourrait indiquer qu’elles peuvent également se former dans l’univers actuel. .
Tout est d’accord
En plus de vérifier que le comportement des atomes était compatible avec les simulations du système, les auteurs se sont associés au groupe théorique de Ian Mosscosmologiste à l’Université de Newcastle, qui a également collaboré avec Stephen Hawkingpour vérifier que les théories les plus établies sur la fausse désintégration du vide étaient compatibles avec les observations expérimentales.
La vérification expérimentale acquiert une importance particulière car elle dépasse les connaissances théoriques développées jusqu’à présent et ouvre la voie à de nouvelles lignes de recherche expérimentale sur les différents aspects de la formation de la véritable bulle de vide et de son comportement, ce qui aura des répercussions positives sur d’autres recherches. des domaines tels que la biochimie et l’informatique quantique, ressortir les chercheurs.
Cependant, cette expérience pionnière n’est que la première étape dans l’exploration de la désintégration par faux vide. Le but ultime est de trouver la fausse désintégration du vide jusqu’à la température du zéro absolu, où le processus est piloté uniquement par les fluctuations quantiques du vide.
Référence
Fausse décroissance du vide via la formation de bulles dans les superfluides ferromagnétiques. A. Zenesini et al. Physique de la nature (2024). DOOI :https://doi.org/10.1038/s41567-023-02345-4