Experimento mostra como vácuo “verdadeiro” poderia destruir o universo

Os cientistas encontraram a primeira evidência experimental do decaimento do falso vácuo, um fenômeno ainda pouco compreendido da física quântica de campos. A descoberta pode reforçar uma das teorias mais sombrias sobre o fim do nosso universo.

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Existem várias hipóteses que tentam prever como o universo vai acabar, mas há uma particularmente assustadora: a catástrofe ecológica definitiva, resultado do decaimento do falso vácuo. Nesse cenário, toda a matéria do cosmos poderia ser aniquilada.

Na teoria quântica de campos, um campo pode permanecer em baixos níveis de energia, embora não obtenha o máximo de estabilidade possível. Esse estado é conhecido como falso vácuo e pode durar muito mais tempo do que a própria idade atual do universo.

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Porém, pode ocorrer um decaimento do campo de Higgs para o estado mais estável possível, o que poderia trazer implicações catastróficas para a matéria. Esse evento, o decaimento do falso vácuo, já foi previsto por estudos anteriores, mas os resultados ainda estão em debate.

Entre as possíveis consequências estão o fim completo da atuação das forças fundamentais da natureza e, consequentemente, das partículas elementares e interações quânticas. Dependendo da diferença entre o falso vácuo e seu decaimento, apenas alguns parâmetros cosmológicos seriam modificados.

O pior dos cenários é a destruição total da matéria bariônica (aquela feita de prótons, nêutrons e elétrons) ou o colapso gravitacional imediato do universo. A vida não seria possível caso o universo fosse preenchido por um novo e verdadeiro vácuo.

Felizmente, os cientistas ainda não sabem se vivemos em um universo de falso vácuo, então tudo é apenas especulação — por enquanto. Agora, uma equipe internacional de pesquisadores observou pela primeira vez bolhas de vácuo verdadeiro em um experimento.

A pesquisa foi realizada em um ambiente com sistema atmosférico controlado: um vapor super-resfriado a uma temperatura inferior a um milionésimo de grau do zero absoluto. Essa configuração é considerada análoga a um cenário de falso vácuo porque se trata de um estado metaestável, isto é, apenas próximo da estabilidade máxima possível.

Na mecânica quântica, um campo pode simplesmente decair para um estado de energia mais baixo, assim como ocorreu na configuração térmica análoga do experimento. Os pesquisadores observaram a formação da tal bolha, que se expande levando o sistema inteiro ao seu estado de energia mais baixo, ou seja, o verdadeiro vácuo.

Os físicos cogitam que o decaimento do vácuo desempenhe um papel fundamental na criação do espaço e do tempo no Big Bang. Essa pode ser a resposta para a origem da inflação cósmica antes do Big Bang — o campo de Higgs estaria em um falso estado de vácuo muito próximo de zero.

A pesquisa foi publicada na revista Nature Physics.

Leia a matéria no Canaltech.

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