«پایان جهان» شبیه‌سازی شد | آزمایش جنجالی دانشمندان در مقیاس کوانتومی

همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: آنچه ما «خلأ» می‌نامیم، در حقیقت پایین‌ترین سطح انرژی شناخته‌شده در کیهان است اما نظریه‌های کوانتومی احتمال می‌دهند در جایی از فضا حالت پایدارتر و کم‌انرژی‌تری وجود داشته باشد. در این حالت، حبابی از حالت جدید شکل می‌گیرد که می‌تواند با سرعتی نزدیک به سرعت نور گسترش یابد و ساختار فیزیکی جهان را تغییر دهد. این ایده باعث شده فروپاشی خلأ کاذب (False Vacuum Decay) که یکی از بحث‌برانگیزترین و در عین حال ترسناک‌ترین مفاهیم در فیزیک نظری است، به عنوان یکی از نقاط اتصال میان دو چارچوب اصلی فیزیک مدرن، یعنی مکانیک کوانتومی و نسبیت، مورد توجه قرار گیرد.

به گزارش ساینس‌آلرت، در پژوهش جدیدی که توسط گروهی از فیزیک‌دانان در دانشگاه تسینگ‌هوا در چین انجام شده، نسخه‌ای شبیه‌سازی‌شده از این ایده در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفته است. در این آزمایش از مجموعه‌ای از اتم‌های ویژه به نام «اتم‌های ریدبرگ» استفاده شده است. این اتم‌ها در حالت برانگیخته قرار می‌گیرند و رفتار بسیار حساس و قابل‌کنترلی دارند، به همین دلیل برای شبیه‌سازی پدیده‌های پیچیده فیزیکی مناسب هستند.

بیا بازی ببین

در این آزمایش، پژوهشگران تعدادی از این اتم‌ها را در یک حلقه قرار دادند. به دلیل برهم‌کنش میان آن‌ها، هر اتم تمایل داشت رفتاری مخالف همسایگان خود داشته باشد و در نتیجه یک الگوی منظم اما حساس شکل گرفت. سپس با استفاده از لیزر، این تعادل اولیه به‌هم خورد و سیستم وارد شرایط جدیدی شد که می‌توانست در دو وضعیت انرژی متفاوت قرار بگیرد؛ یکی حالت ناپایدار (مشابه خلأ کاذب) و دیگری حالت پایدارتر (مشابه خلأ واقعی).

با ادامه تحریک لیزری، این سیستم به سمت وضعیت پایدارتر حرکت کرد؛ فرآیندی که شباهت زیادی به نظریه «هسته‌زایی حباب کوانتومی» دارد. در این نظریه، یک ناحیه کوچک از فضا به حالت پایدارتر تغییر می‌کند و سپس این تغییر به‌صورت یک حباب در فضا گسترش می‌یابد.

بیشتر بخوانید:

اگرچه این آزمایش هیچ تهدیدی برای جهان واقعی ایجاد نمی‌کند، اما به گفته پژوهشگران، می‌تواند به درک بهتر رفتار سیستم‌های کوانتومی کمک کند. اهمیت اصلی این دستاورد در این است که نشان می‌دهد می‌توان برخی از پیچیده‌ترین پیش‌بینی‌های نظری فیزیک را در محیط آزمایشگاهی بازسازی و بررسی کرد.

کارشناسان معتقدند چنین شبیه‌سازی‌هایی می‌تواند به توسعه نظریه‌ای کمک کند که بتواند میان فیزیک کوانتومی و نسبیت پل برقرار کند؛ هدفی که از مهم‌ترین چالش‌های علمی قرن محسوب می‌شود.

در نهایت، این پژوهش بیش از آنکه نشان‌دهنده خطری واقعی برای جهان باشد، ابزاری تازه برای مطالعه مرزهای ناشناخته فیزیک به شمار می‌رود؛ مرزهایی که همچنان پرسش‌های بنیادین درباره ماهیت واقعیت را بی‌پاسخ گذاشته‌اند.