Пока вы читаете эти строки, где-то в космосе рождается пузырь. Он расширяется со скоростью света и уничтожает все на своем пути. Этот сценарий, названный «большим глотком», не фантастика, а научная гипотеза, основанная на квантовой нестабильности. Ученые уверены: если такой пузырь существует, мы даже не успеем его заметить. Но почему за 13,8 миллиардов лет Вселенная не столкнулась с этой катастрофой? Ответ скрыт в фундаментальных свойствах материи и, возможно, в новых законах физики, которые только предстоит открыть.
В основе мироздания лежат квантовые поля — невидимые структуры, пронизывающие пространство-время. Одно из них, поле Хиггса, отвечает за массу элементарных частиц. В 2012 году эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК) подтвердили существование бозона Хиггса, но раскрыли тревожный факт: поле Хиггса находится в метастабильном состоянии. Это значит, что его энергия не минимальна, как у шарика, застрявшего на склоне холма. Любой толчок — и «шарик» скатится вниз, запустив цепную реакцию, которая перестроит всю Вселенную.
Наша хрупкая Вселенная
Метастабильность поля Хиггса зависит от массы топ-кварка — самой тяжёлой из известных частиц. Чем он тяжелее, тем выше риск квантового перехода. Последние данные БАК показывают: топ-кварк действительно достаточно массивен, чтобы поставить под угрозу стабильность Вселенной. Расчёты указывают, что катастрофа вероятна через миллиарды лет, но теоретически она может произойти завтра.
Почему же этого до сих пор не случилось? Одно из объяснений — гравитация. Сильные гравитационные поля, например, вблизи чёрных дыр, могут выступать «затравкой» для фазового перехода. Чем меньше чёрная дыра, тем выше её гравитационная кривизна на краю, а значит, опаснее её влияние. Самые коварные кандидаты — первичные чёрные дыры. Эти гипотетические объекты размером с атом, образовавшиеся в первые мгновения после Большого взрыва, испаряются, выделяя энергию. Этот процесс создаёт «горячие точки», способные подтолкнуть поле Хиггса к переходу.
Первичные чёрные дыры: невидимые убийцы?
Если первичные чёрные дыры существуют, они должны были бы уже спровоцировать «большой глоток». Но раз мы всё ещё здесь, это ставит под сомнение их реальность. «Наше выживание — аргумент против моделей, где первичные чёрные дыры играют ключевую роль», — говорит Люсьен Эртье из Королевского колледжа Лондона.
Однако есть альтернатива: неизвестные частицы стабилизируют поле Хиггса. Например, суперсимметрия — теория, предсказывающая партнёров для каждой частицы. Их существование сделало бы поле Хиггса устойчивее. Но БАК пока не обнаружил следов суперсимметрии, оставляя вопрос открытым.
Квантовая гравитация и параметр 0–10
Отсутствие новых частиц заставляет учёных искать ответы в квантовой гравитации — теории, объединяющей квантовую механику и общую теорию относительности. Взаимодействие поля Хиггса с гравитацией описывается параметром «немаксимальной связи». Если бы его значение было отрицательным, фазовый переход произошёл бы во время инфляции — сверхбыстрого расширения молодой Вселенной. Если бы параметр превышал 10, катастрофа случилась бы сразу после инфляции. «Значение должно быть между 0 и 10 — иначе Вселенная не пережила бы юность», — объясняет Артту Райанти из Имперского колледжа Лондона. Большинство современных моделей квантовой гравитации соответствуют этому диапазону.
Эксперимент в Кембридже: Вселенная в пробирке
Чтобы понять, как рождаются «пузыри смерти», физики моделируют фазовые переходы в лаборатории. В Университете Кембриджа команда под руководством Яна Мосса и Рут Грегори использует конденсат Бозе-Эйнштейна — вещество при температурах, близких к абсолютному нулю. В нём можно искусственно создать аналог квантового перехода, наблюдая, как формируются пузыри. Эксперимент также проверит, как «затравки» — дефекты пространства или мини-чёрные дыры — ускоряют катастрофу.
Случайность или закономерность?
Даже если «большой глоток» неизбежен, у человечества есть шанс. Во-первых, пузырь может уже мчаться к нам из дальних уголков Вселенной, но ещё не достиг Земли. Во-вторых, сама структура мироздания может защищать нас. Например, в мультивселенной большинство регионов уже коллапсировали, а мы живём в «островке стабильности», где переход ещё не произошёл.
Но есть и оптимистичный сценарий: поле Хиггса может стать ключом к rebirth Вселенной. Исследования Кэти Клаф из Лондонского университета показывают, что в сжимающейся Вселенной квантовые эффекты способны создать «отскок» — превращение коллапса в новый Большой взрыв.
Критика: границы неизвестного
Несмотря на стройность теорий, скептицизм остаётся уместным.
- Первичные чёрные дыры: их существование не подтверждено. Возможно, тёмная материя состоит из других объектов, а модели с мини-дырами ошибочны.
- Суперсимметрия: после десятилетий поисков нет ни одного доказательства. Если суперпартнёров нет, придётся искать иные стабилизирующие механизмы.
- Параметр 0–10: расчёты основаны на текущих данных, но квантовая гравитация может иметь скрытые переменные, меняющие картину.
- Эксперименты на БАК: столкновения частиц в коллайдере вряд ли вызовут фазовый переход, но риск, хоть и мизерный, нельзя исключать полностью.
Post Scriptum
Наше существование — это либо чудо, либо следствие неизвестных законов физики. Каждый день, который Вселенная не исчезает, даёт учёным новые подсказки. Возможно, ответ скрыт в данных будущих экспериментов — от обнаружения первичных чёрных дыр до прорывов в квантовой гравитации. Пока же «большой глоток» остаётся напоминанием: даже в законах физики есть место неопределённости, а человечеству стоит ценить каждый момент в этой хрупкой реальности.
-----
Если понравился материал и вы считаете его познавательным и стоящим вашего внимания, вы можете поддержать автора «трудовым рублем» по ссылке ниже 👇👇👇 либо нажать на кнопку «Поддержать» чуть ниже этого сообщения (с правой стороны).