Chinesische Physiker simulieren Quanteneffekt, der das Universum zerstören könnte

In der Quantenphysik existiert ein Zustand mit noch niedrigerer Energie als das Vakuum – der sogenannte true vacuum. Dieser ist stabil, da er die geringstmögliche Energie besitzt. Ein metastabiler oder 'falscher' Vakuumzustand hingegen ist nur scheinbar stabil und hat sein energetisches Minimum noch nicht erreicht.

Falls unser Universum in einem solchen falschen Vakuumzustand existieren würde, könnte eine Kettenreaktion – der sogenannte False-Vacuum-Zerfall – das gesamte Universum abrupt beenden. Obwohl diese Theorie als extrem unwahrscheinlich gilt, halten einige Physiker sie für möglich.

Ein Team chinesischer Wissenschaftler hat nun erstmals eine Simulation dieses Effekts in einem Laborexperiment durchgeführt. Wie in der Fachzeitschrift Physical Review Letters beschrieben, nutzten die Forscher eine Anordnung aus Rydberg-Atomen, deren äußerste Elektronen sich auf höchstem Energieniveau befinden, ohne das Atom zu verlassen.

Experiment mit Rydberg-Atomen simuliert Quantentunneln

Die Physiker arrangierten die Atome so, dass sie sich gegenseitig abstoßen und ihre Spinzustände entgegengesetzt ausgerichtet sind. Anschließend durchbrachen sie diesen Ring gezielt mit einem Laser, um einen falschen Vakuumzustand zu erzeugen.

Meng Khoon Tey, Mitautor der Studie und Physiker an der Tsinghua-Universität, erklärte gegenüber Phys.org:

"Obwohl wir diese Theorie nicht auf universeller Ebene testen können, ermöglichen moderne Quanten-Simulatoren die Nachbildung und Untersuchung dieser dramatischen Tunnelereignisse in Laborexperimenten."

Die Forscher beobachteten, dass die Stärke des symmetriebrechenden Lasers die Zerfallsgeschwindigkeit des simulierten Vakuumzustands beeinflusste. Je stärker der Laser, desto schneller der Übergang in den stabileren Zustand. Zudem bildete sich im Experiment eine Blase, die einen echten Vakuumzustand umschloss – ein Hinweis auf die mögliche Transition in einen energieärmeren Zustand.

Grundlage für weitere Forschungen

Tey betonte, dass das Experiment den Weg für zukünftige Untersuchungen ebne:

"Dies ist ein wichtiger Schritt, um die grundlegenden Dynamiken in einem Labor zu demonstrieren – eine Grundlage für weitere Erkundungen dieses Phänomens."

Bereits 2025 hatten Forscher mit einem Quantencomputer eine ähnliche Simulation durchgeführt. Die aktuellen Ergebnisse bestätigen bestehende Theorien der Quantenfeldtheorie und bieten neue Ansätze für die Erforschung fundamentaler physikalischer Prozesse.

Mögliche Konsequenzen für das Universum

Ein False-Vacuum-Zerfall würde nicht nur das sofortige Ende des Universums bedeuten, sondern auch alle bekannten physikalischen Gesetze außer Kraft setzen. Obwohl die Wahrscheinlichkeit extrem gering ist, bleibt die Theorie ein faszinierendes – und beunruhigendes – Szenario der modernen Kosmologie.