Negli ultimi anni la scienza ha fatto passi avanti nel comprendere fenomeni dell’universo legati alla meccanica quantistica, tra cui quello noto come “falso vuoto“. Recentemente, una simulazione realizzata con una macchina quantistica ha permesso di approfondire questo concetto, potenzialmente già alla base della stabilità o instabilità della realtà attorno a noi. Gli esperti sperano di mettere a fuoco il possibile decadimento di questo falso vuoto, un evento che potrebbe sconvolgere la struttura del cosmo.
Il falso vuoto e la stabilità dell’universo: cosa sapere
La teoria del falso vuoto nasce da considerazioni della fisica quantistica formulata circa mezzo secolo fa. Essa suggerisce che l’universo attuale potrebbe sembrare stabile, ma alla base custodirebbe una condizione di equilibrio precario chiamata appunto “falso vuoto“. In questo scenario, sembra che esista uno stato energetico ancora più basso, un “vuoto vero”, versus quello in cui viviamo ora. Se il passaggio a questa condizione più stabile dovesse avvenire, l’universo modificherebbe immediatamente le sue leggi fisiche e le costanti fondamentali legate alla materia e all’energia. Questo evento porterebbe a cambiamenti profondi e quasi certamente catastrofici.
L’ipotesi del falso vuoto rimane tuttora teorica e l’osservazione di una sua trasformazione è complicata dalla scala e dalla natura del fenomeno, che hanno reso difficile pensarla come un processo reale osservabile finora. Per questo motivo, i fisici hanno cercato nuove modalità per riprodurre in laboratorio alcuni aspetti del fenomeno, usando la tecnologia delle macchine quantistiche.
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La simulazione con la macchina quantistica e il decadimento del falso vuoto
La recente simulazione è il risultato di uno studio condotto da un team guidato da Zlatko Papic dell’università di Leeds. Lo studio ha sfruttato una macchina quantistica in grado di riprodurre il comportamento delle cosiddette “bolle di vuoto” che si formano all’interno di un falso vuoto. Queste bolle rappresentano regioni dove l’energia assume valori più bassi, simili al passaggio da una condizione metastabile a una più stabile.
Gli scienziati hanno osservato come queste bolle si generano, si espandono e interagiscono tra loro, in uno scenario che ricorda un percorso irregolare, con curve e ostacoli, ma che punta verso un punto energetico più basso, definito “vuoto vero”. Hanno così ricreato un piccolo modello di questo processo e tracciato la sua evoluzione nel tempo, un risultato significativo visto che sinora era impossibile osservarlo direttamente.
Jean-Yves Desaules, coautore della ricerca, ha descritto questo meccanismo paragonandolo a un percorso su montagne russe: tante variazioni di quota, alti e bassi, ma alla fine c’è un unico punto in basso, che rappresenta il vuoto vero. Questo esempio rende più chiaro come il sistema stabile di oggi possa all’improvviso passare a uno stato più fondamentale, abbassando drasticamente la sua energia.
Le conseguenze di una transizione dal falso vuoto al vuoto vero
Il passaggio dal falso vuoto al vuoto vero, dove le leggi fisiche cambiano, rappresenterebbe un evento globale senza precedenti, potenzialmente distruttivo per il cosmo come lo conosciamo. Le costanti numeriche che regolano le particelle, le forze fondamentali e persino la massa stessa potrebbero mutare istantaneamente, facendo collassare la realtà attuale.
Gli autori dello studio hanno sottolineato come, secondo la meccanica quantistica, nonostante siamo ora in un falso vuoto stabile, in futuro il sistema potrebbe raggiungere inevitabilmente un nuovo equilibrio segnato dal vuoto vero. Il momento in cui questa transizione potrebbe avvenire rimane però sconosciuto.
Questa nuova comprensione è stata descritta in un articolo pubblicato su Nature Physics. La ricerca apre nuove strade per tentare di quantificare la stabilità del nostro universo e di prevedere possibili scenari futuri basati su fenomeni quantistici ancora poco esplorati. Eppure sapere che il nostro cosmo potrebbe subire un cambiamento radicale in tempi non prevedibili riapre interrogativi aperti sulla natura ultima della realtà.