Czy nasz Wszechświat jest stabilny, czy tylko taki się wydaje? To bardzo ważne pytanie, na które fizycy nie znają jeszcze odpowiedzi. Chodzi o próżnię wypełniającą Wszechświat. Czy jest stanem o najniższej możliwej energii, czyli stabilnym? Czy też metastabilnym, to znaczy utrzymującym się w stanie delikatnej równowagi – niczym piłka, która zatrzymała się na szczycie pagórka?
Jeśli próżnia znajduje się w takim metastabilnym stanie, istnieje możliwość, że coś ją z tego stanu wytrąci i stoczy się w stan o najniższej możliwej energii. Powstałaby wtedy niewielka bańka „prawdziwej próżni” rozszerzająca się z prędkością światła. Nic nie mogłoby jej zatrzymać, zaś wewnątrz takiej bańki nie mogłoby już istnieć nic. To bardzo przygnębiająca perspektywa, którą fizycy nazywają „ostateczną katastrofą ekologiczną”.
Wewnątrz takiej bańki prawdziwej próżni nie istniałyby siły fizyczne ani cząstki elementarne. Przestałyby istnieć galaktyki, gwiazdy i planety. Nie mogłyby istnieć także cząsteczki chemiczne i zachodzić chemiczne reakcje. Życie zniknęłoby – i tym razem już na zawsze.
Zderzenia czarnych dziur i baniek
Z nowych wyliczeń fizyków wynika, że mikroskopijne pęcherzyki takiej „prawdziwej próżni” mogą powstawać w zderzeniach czarnych dziur. – W tej strefie przyciąganie obu dziur się znosi. Istnieje możliwość, że przez bardzo krótki czas takie bańki istnieją między obiema dziurami – mówi Rotislav Knoplich z nowojorskiego Manhattan College, którego zespół dokonał właśnie szczegółowych obliczeń.
Także te powstałe bańki „prawdziwej próżni” mogą ze sobą się zderzyć. Fizycy wyliczają, że powstaje wtedy mikroskopijna czarna dziura, która jednak „paruje” w ciągu milisekundy, emitując przy tym promieniowanie (zwane promieniowaniem Hawkinga od nazwiska odkrywcy tego zjawiska).
W zderzeniach czarnych dziur pęcherzyki „prawdziwej próżni” mogą więc powstawać, ale w mgnieniu oka znikają – konkludują naukowcy, ale nie wszyscy z nimi się zgadzają.
Być może nasz Wszechświat jest stabilny. Ślady „prawdziwej próżni” można będzie wykryć
Inni fizycy nie są przekonani do tej teorii. Przypominają, że bańki „prawdziwej próżni” powiększają się z prędkością światła. – Zamiast wpaść do wnętrza czarnej dziury, mogą zacząć się natychmiast poszerzać – mówi Ruth Gregory z King’s College w Londynie. Wskazuje jednak na bardzo pocieszającą obserwację. Do zderzeń czarnych dziur dochodzi dość często, a mimo to Wszechświat nie przestał istnieć.
Oznacza to jedną z trzech rzeczy:
- Takie bańki „prawdziwej próżni” rzeczywiście muszą znikać we wnętrzu czarnej dziury.
- Jeśli nie znikają, to muszą być niezwykle rzadkie – tak rzadkie, że jeszcze nigdy do ich powstania nie doszło.
- Możliwe jest też trzecie, najbardziej optymistyczne wyjaśnienie: próżnia jest jednak stabilna.
Choć są to bardzo teoretyczne rozważania, fizycy twierdzą, że będzie można je zweryfikować. Promieniowanie z parujących mikroskopijnych czarnych dziur będziemy mogli wykryć. Jeśli je zaobserwujemy, mówi Knoplich, będzie to stanowiło dowód, że Wszechświat jednak jest niestabilny. Jeśli nie, będziemy mogli być o losy Wszechświata bardziej spokojni.
Źródła: New Scientist; ArXiv.