Kvantno polje u ranom svemiru moglo je ostati u određenom energetskom stanju zato što je međudjelovalo s okolinom. Novi izračuni pokazuju da takve interakcije mogu snažno potisnuti tuneliranje, proces kojim bi polje prešlo u drugo stanje čak i kada ga razdvaja energetska prepreka.
Robson Christie i suradnici taj učinak opisuju u radu "Cosmic Lockdown", prihvaćenom za objavu u časopisu Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Njihov model prati skalarno polje tijekom inflacije, razdoblja vrlo brzog širenja ranog svemira.
Stabilno stanje ne mora imati najnižu energiju
U kvantnoj teoriji vakuum ne znači jednostavno prazan prostor. Riječ je o stanju polja, a različita moguća stanja mogu imati različitu energiju. Polje se može zadržati u lokalnom minimumu iako postoji drugo, energetski povoljnije stanje.
Takvo se stanje naziva lažnim vakuumom. Ono može biti dugotrajno, ali nije nužno apsolutno najstabilnije. Kao ilustracija može poslužiti udubina u krajoliku: nešto može mirovati u njoj iako iza uzvisine postoji još niža udubina.
Tuneliranje je kvantni proces u kojem prijelaz nije ograničen na klasično svladavanje prepreke. Njegova vjerojatnost ovisi o sustavu i njegovim uvjetima. Takvi prijelazi mogu biti iznimno rijetki.
Okolina mijenja kvantno ponašanje
Model povezuje polje s drugim poljima koja djeluju kao njegova okolina. Razmjena informacija potiskuje interferenciju između mogućih ishoda. Taj gubitak interferencije poznat je kao dekoherencija.
Za izračun su poslužile metode istraživanja otvorenih kvantnih sustava, koje se primjenjuju i u kvantnom računalstvu. One uključuju utjecaj okoline, umjesto da polje promatraju potpuno izdvojeno od drugih fizikalnih procesa.
U proučenom modelu početna evolucija određuje raspodjelu između energetskih stanja, a kasnija dekoherencija snažno otežava tuneliranje između njih. Učinak je povezan s kvantnim Zenonovim efektom. Ovdje "praćenje" sustava ne zahtijeva svjesnog promatrača; riječ je o fizikalnim interakcijama.
Interakcije s okolinom pritom ne moraju dovesti polje u najniže energetsko stanje. U izračunu otežavaju njegov izlazak iz stanja u kojem se već našlo.
Rad ne određuje koliko je vjerojatan raspad današnjeg Higgsova vakuuma. Za takvu procjenu trebalo bi uključiti dodatnu fiziku, promjenu brzine širenja i utjecaj samog polja na gravitaciju. Sljedeći korak jest provjeriti koliko opisani mehanizam ostaje snažan kada se te pretpostavke promijene.
