Kinesere simulerer falskt vakuum – kan dette true hele universet?

I kvantefysikken eksisterer det en tilstand med enda lavere energi enn det tomme rommet – kalt et ekte vakuum. Denne tilstanden er stabil fordi den har den laveste mulige energien. Et falskt vakuum, derimot, er en hypotetisk tilstand som ser stabil ut, men egentlig ikke har nådd sin mest stabile form.

Hvis vårt univers befant seg i et slikt falskt vakuum, frykter forskere at en merkelig kjedereaksjon kunne utløse det som kalles falsk vakuumnedbrytning. Dette ville kunne føre til en plutselig og fullstendig ødeleggelse av hele universet – en hendelse noen fysikere mener er mulig, om enn svært usannsynlig.

Nå har kinesiske forskere, i en studie publisert i tidsskriftet Physical Review Letters, hevdet å ha simulert falsk vakuumnedbrytning i et laboratorieeksperiment. Oppdagelsen kan legge grunnlaget for fremtidig forskning på hvorvidt universet kan utslettes i et øyeblikk.

Kvantetunnelering kan utløse katastrofe

Siden 1970-tallet har forskere foreslått at et falskt vakuum kan bruke kvantetunnelering – en merkelig egenskap ved kvantefysikken – til å falle inn i et ekte vakuum. Kort fortalt betyr dette at partikler kan passere gjennom energibarrierer uten å ha nok energi til det.

«Selv om vi ikke kan teste denne teorien på universell skala, har utviklingen av svært kontrollerbare kvantesimulatorer gjort det mulig å gjenskape og studere disse dramatiske tunneleringene i laboratorieeksperimenter,» sier medforfatter og fysiker Meng Khoon Tey ved Tsinghua-universitetet til Phys.org.

Nyheten kommer etter at forskere tidligere har brukt kraftige kvantecomputere til å simulere falsk vakuumnedbrytning, som beskrevet i en studie fra 2025.

Eksperiment med Rydberg-atomer

I det nye eksperimentet satte det kinesiske forskerteamet opp en ring av Rydberg-atomer, der de ytterste elektronene befinner seg på de høyeste energinivåene de kan opprettholde uten å forlate atomet. Disse atomene ble ordnet slik at de frastøtte hverandre, noe som førte til at spinnene deres pekte i motsatte retninger.

Forskerne brukte deretter en laser til å bryte opp ringen med vilje, for å simulere en tilstand med falskt vakuum.

«Ved å belyse annenhver atom med laserstråler som selektivt påvirker bestemte posisjoner, konstruerte vi et tilpasset energilandskap med klart definerte ‘falske’ og ‘ekte’ vakuumtilstander. Dette gjorde det mulig å observere kvantetunneleringen i sanntid,» forklarer Tey.

De oppdaget at jo sterkere laserstrålen som brøt symmetrien var, desto raskere kollapset den simulerte vakuumtilstanden. Dette støtter eksisterende kvantefeltteori. Forskerne observerte også at systemet dannet en «boble» som inneholdt en tilstand med ekte vakuum, noe som øker sannsynligheten for overgang til en lavere energitilstand.

Ifølge Tey legger eksperimentet grunnlaget for å demonstrere de grunnleggende dynamikkene i laboratoriet, og fungerer som et «stein på stein»-skritt for fremtidig forskning på feltet.

Hva betyr dette for universet vårt?

Selv om eksperimentet er et gjennombrudd innen kvantefysikk, understreker forskerne at sannsynligheten for at vårt eget univers skulle befinne seg i et falskt vakuum er svært lav. Likevel gir funnet viktig innsikt i de fundamentale kreftene som styrer universet, og hvordan de kan oppføre seg under ekstreme forhold.

Forskningen kan også ha implikasjoner for vår forståelse av mørk energi og vakuumenergi, to av de største mysteriene innen moderne fysikk.