A decadência do vácuo falso representa um cenário teórico no qual o universo poderia acabar, baseado na premissa de que um campo fundamental no universo não está em seu estado de energia mais baixo. Este conceito envolve o campo de Higgs, que é responsável por dar massa às partículas. A ideia da decadência do vácuo falso sugere que, se o campo de Higgs estiver em um estado falso e metaestável, ele poderia transitar espontaneamente para um estado mais estável. Isso resultaria na formação de uma bolha que poderia se expandir à velocidade da luz, alterando as leis da física e potencialmente destruindo o universo como o conhecemos.
O conceito de decadência do vácuo não é apenas uma construção teórica, mas acredita-se que tenha desempenhado um papel central na criação do espaço, do tempo e da matéria durante o Big Bang. Ian Moss, Professor de Cosmologia Teórica na Universidade de Newcastle, destacou a importância da decadência do vácuo no contexto do Big Bang e a ausência de testes experimentais até o momento. Ele explicou: “Acredita-se que a decadência do vácuo desempenhe um papel central na criação do espaço, do tempo e da matéria no Big Bang, mas até agora não houve teste experimental.”
Um avanço experimental recente foi alcançado por um esforço colaborativo entre experimentalistas italianos e teóricos britânicos. Eles forneceram a primeira evidência experimental da decadência do vácuo. O experimento envolveu a observação de bolhas se formando em um sistema atômico controlado, especificamente um vapor super-resfriado a uma temperatura apenas uma fração acima do zero absoluto. Este estado é descrito como metaestável, o que significa que não é a configuração mais estável, mas pode permanecer nesse estado por um período indefinido.
Na mecânica quântica, partículas em um estado metaestável podem transitar para um estado de energia mais baixo sem precisar da energia extra para superar a barreira. No experimento, efeitos térmicos induziram a formação de uma bolha, que depois se expandiu, fazendo a transição do sistema para seu estado de energia mais baixo, análogo ao verdadeiro vácuo.
Dr. Tom Billam, coautor do estudo e também da Newcastle, expressou entusiasmo sobre o uso de experimentos com átomos ultrafrios para simular fenômenos da física quântica em outros sistemas, como o universo primordial. Ele declarou: “Usar o poder dos experimentos com átomos ultrafrios para simular análogos da física quântica em outros sistemas — neste caso, o próprio universo primordial — é uma área de pesquisa muito empolgante no momento.”
Os pesquisadores pretendem continuar seu trabalho reduzindo a temperatura do sistema mais próxima do zero absoluto. Em temperaturas tão baixas, os efeitos térmicos se tornam menos significativos e espera-se que os efeitos quânticos se tornem mais proeminentes, oferecendo uma simulação mais precisa da decadência do vácuo falso.
Este estudo foi publicado na Nature Physics.
