當前位置: 華文世界 > 科學

宇宙湮滅倒計時?科學家:剩余時間縮短99.99%,真空衰變或將提前

2024-08-06科學

宇宙,這個浩瀚無垠的空間,充滿了無盡的奧秘。然而,最近科學家們的一項發現,卻讓我們對宇宙的穩定性和未來的命運產生了深深的憂慮。據科學家們的最新研究顯示,宇宙中的希格斯場可能正處於一種亞穩定狀態,這意味著宇宙可能面臨真空衰變的危險,而這一過程的發生時間,竟然比之前預測的縮短了99.99%!

首先,我們來了解一下什麽是希格斯場。希格斯場是宇宙中的一種特殊量子場,它與希格斯玻色子的交互作用賦予了我們熟知的基本粒子品質。在宇宙的廣闊空間中,希格斯場無處不在,它處於一種被稱為「基態」的最低能量狀態。然而,這種平靜的狀態有可能被打破。

量子穿隧效應是一種神奇的量子現象,它允許量子系統在沒有足夠能量的情況下,從一個狀態躍遷到另一個更低能量的狀態。對於希格斯場來說,如果存在一個比當前狀態更低的能量狀態,那麽它就有可能透過量子穿隧效應躍遷到這個新的狀態。這個過程被稱為真空衰變。

過去,科學家們普遍認為希格斯場已經處於最低能量狀態,因此宇宙應該是安全的。然而,最新的研究發現,希格斯場可能正處於一種亞穩定狀態,這意味著它有可能透過量子穿隧效應躍遷到真正的最低能量狀態。

這種躍遷一旦發生,將會引發連鎖反應。在一個區域內的希格斯場率先躍遷後,產生的能量將引發周圍空間的真空衰變,形成一個由「真正的真空」構成的泡泡。這個泡泡將以光速在宇宙中急劇膨脹,所到之處,希格斯場的值會增加,導致有品質的基本粒子變重,星系、恒星、行星以及人類等萬事萬物都將不復存在。

更令人擔憂的是,由於愛因史坦的相對論規定資訊傳遞的速度不能超過光速,因此我們可能在真空衰變發生之前根本無法察覺到它的到來。這意味著,真空衰變可能會在一瞬間突然降臨,讓我們措手不及。

然而,盡管真空衰變的可能性令人心驚,但科學家們經過評估後認為,其發生的機率實際上非常低。為了估計真空衰變的機率,科學家們采用了不同的方法。其中最直接的方法是透過計算希格斯場從一個狀態轉換到另一個狀態所需的轉換次數,並根據每種情況違反能量守恒等規則的程度進行加權分析。根據這種方法,科學家們原先估計每10^794年宇宙中每立方吉帕秒的空間會發生一次真空衰變。然而,最近斯洛維尼亞的一組物理學家發現,正確的結果應該是每10^790年發生一次,這意味著真空衰變的速率比之前認為的快了約1萬倍。

盡管如此,10^790年仍然是一個難以想象的漫長時光,遠遠超過了宇宙當前的年齡。因此,雖然真空衰變的理論存在,但在現實中發生的可能性微乎其微。我們可以認為,這是一個極小機率事件,至少在可預見的未來內,我們不必為此過分擔憂。