Une expérience menée en Italie, avec le soutien théorique de l'Université de Newcastle, a produit la première preuve expérimentale de la désintégration du vide.
Dans la théorie quantique des champs, lorsqu’un état pas si stable se transforme en un véritable état stable, on parle de « fausse désintégration du vide ». Cela se produit grâce à la création de petites bulles localisées. Bien que les travaux théoriques existants puissent prédire la fréquence à laquelle cette formation de bulles se produit, il n'existe pas beaucoup de preuves expérimentales.
Le laboratoire d'atomes ultrafroids du Centre Pitaevskii pour la condensation de Bose-Einstein à Trente rapporte pour la première fois l'observation de phénomènes liés à la stabilité de notre univers. Les résultats sont issus de la collaboration entre l'Université de Newcastle, l'Institut National d'Optique du CNR, le Département de Physique de l'Université de Trente et Tifpa-Infn, et ont été publiés dans Nature Physics .
Les résultats sont étayés à la fois par des simulations théoriques et des modèles numériques, confirmant l'origine du champ quantique de la désintégration et son activation thermique, ouvrant la voie à l'émulation de phénomènes de champ quantique hors équilibre dans les systèmes atomiques.
L’expérience utilise un gaz surfondu à une température inférieure à un microKelvin par rapport au zéro absolu. À cette température, des bulles apparaissent à mesure que le vide se désintègre et le professeur Ian Moss et le Dr Tom Billam de l'Université de Newcastle ont pu montrer de manière concluante que ces bulles sont le résultat d'une désintégration du vide activée thermiquement.
Ian Moss, professeur de cosmologie théorique à l'école de mathématiques, de statistique et de physique de l'université de Newcastle, a déclaré :« On pense que la désintégration sous vide joue un rôle central dans la création de l'espace, du temps et de la matière lors du Big Bang, mais jusqu'à présent, il y a eu aucun test expérimental. En physique des particules, la désintégration sous vide du boson de Higgs modifierait les lois de la physique, produisant ce qui a été décrit comme la « catastrophe écologique ultime ».
Le Dr Tom Billam, maître de conférences en mathématiques appliquées/quantiques, a ajouté :« Utiliser la puissance des expériences sur les atomes ultra-froids pour simuler des analogues de la physique quantique dans d'autres systèmes – dans ce cas, l'univers primitif lui-même – est un domaine de recherche très passionnant à l'heure actuelle. moment."
La recherche ouvre de nouvelles voies dans la compréhension de l'univers primitif, ainsi que des transitions de phase quantiques ferromagnétiques.
Cette expérience révolutionnaire n’est que la première étape dans l’exploration de la désintégration du vide. Le but ultime est de trouver la désintégration du vide à la température du zéro absolu, où le processus est piloté uniquement par les fluctuations quantiques du vide. Une expérience à Cambridge, soutenue par Newcastle dans le cadre d'une collaboration nationale QSimFP, vise justement à faire cela.
Plus d'informations : A. Zenesini et al, Fausse décroissance du vide via la formation de bulles dans les superfluides ferromagnétiques, Nature Physics (2024). DOI :10.1038/s41567-023-02345-4
Informations sur le journal : Physique de la nature
Fourni par l'Université de Newcastle
