Físicos simulam 'fim do universo' em laboratório usando átomos quânticos

Um dos maiores medos da física quântica pode estar mais próximo de ser testado em laboratório. Pesquisadores chineses anunciaram a simulação bem-sucedida de um decadimento do vácuo falso, um fenômeno teórico que, em teoria, poderia desencadear uma reação em cadeia capaz de apagar todo o universo de uma só vez.

O estudo, publicado na revista Physical Review Letters, descreve como os cientistas utilizaram átomos de Rydberg — cujos elétrons externos estão em níveis energéticos extremos — para recriar em pequena escala as condições de um vácuo falso, um estado instável que, se existisse no cosmos, poderia colapsar repentinamente.

O que é um vácuo falso e por que ele é perigoso?

Na física quântica, um vácuo verdadeiro é o estado de menor energia possível, estável e imutável. Já o vácuo falso é um estado que parece estável, mas na verdade é temporário: ele pode, a qualquer momento, transicionar para um estado de energia mais baixo por meio de um processo chamado tunelamento quântico.

Esse fenômeno, se ocorresse em escala universal, desencadearia uma bolha de vácuo verdadeiro que se expandiria na velocidade da luz, destruindo tudo em seu caminho — inclusive as leis da física como as conhecemos. Embora a probabilidade seja extremamente baixa, a mera possibilidade intriga e assusta os cientistas.

Como o experimento foi realizado?

A equipe da Universidade de Tsinghua, liderada pelo físico Meng Khoon Tey, montou um anel de átomos de Rydberg, cujos spins (momentos magnéticos) foram alinhados de forma alternada para criar repulsão mútua. Em seguida, os pesquisadores usaram lasers para quebrar a simetria desse sistema, simulando a instabilidade de um vácuo falso.

"Embora não possamos testar essa teoria em escala universal, o desenvolvimento recente de simuladores quânticos altamente controláveis nos permite recriar e estudar esses eventos dramáticos em experimentos de bancada."
— Meng Khoon Tey, físico da Universidade de Tsinghua

Os resultados mostraram que, quanto mais intenso o laser usado para perturbar o sistema, mais rápido ocorria o colapso do vácuo falso, confirmando previsões da teoria quântica de campos. Além disso, os cientistas observaram a formação de uma bolha de vácuo verdadeiro dentro do sistema, um sinal de que a transição para um estado de menor energia estava em andamento.

O que isso significa para o futuro?

Embora o experimento não represente um risco real para o universo — afinal, foi feito em laboratório —, ele abre portas para investigações mais profundas sobre a estabilidade do cosmos. Tey classificou o trabalho como um "ponto de partida" para futuras pesquisas sobre o tema.

"Este é um passo fundamental para demonstrar, em laboratório, as dinâmicas básicas envolvidas em um processo que, até agora, só existia na teoria", afirmou o pesquisador.

O estudo também reforça a importância dos simuladores quânticos, ferramentas poderosas que permitem aos cientistas explorar fenômenos quânticos complexos sem precisar lidar com escalas cósmicas.

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