قد يكون الكون قد تحول إلى طاقة جديدة سريع
زنبرك مضغوط يظل ساكنًا لسنوات. يبدو أنه تجمد إلى الأبد، لكن داخل المعدن تترتب الذرات ببطء — وفي يوم من الأيام ينقر الزنبرك، منتقلًا إلى وضع جديد أكثر حرية. يبدو أن الفيزيائيين يفكرون في الفراغ بطريقة مماثلة: قد لا يكون فارغًا حقًا وثابتًا، بل مجرد حالة متجمدة مؤقتًا يمكن أن تتحول فجأة إلى حالة أخرى — بكثافة طاقة مختلفة.
بنى مؤلفو الدراسة الجديدة عدة نماذج لمثل هذا الانتقال المتأخر. في بعض السيناريوهات، تتغير طاقة الفراغ فقط — تلك الطاقة المظلمة الغامضة التي تدفع المجرات بعيدًا عن بعضها. في سيناريوهات أخرى، يتحول جزء من المادة المظلمة إلى إشعاع، وتنشأ في الفضاء جدران مجال (طبقات رقيقة حيث تتغير خصائص الفراغ بشكل حاد). ثم قورنت هذه السيناريوهات بثلاث مجموعات من البيانات الحقيقية: المسافات إلى المجرات البعيدة المقاسة عبر التذبذبات الصوتية الباريونية (الموجات الصوتية للكون المبكر المجمدة في توزيع المادة)، وسطوع المستعرات العظمى، وخريطة إشعاع الخلفية الكونية — الضوء القديم الذي يحمل بصمة اللحظات الأولى.
النتيجة الأكثر إثارة للاهتمام: النموذج الذي يشارك فيه حوالي 10% من المادة المظلمة في الانتقال، وتولد جدران مجال في الفضاء، يتوافق تمامًا مع الملاحظات. إنه يفضل وقت انتقال عند انزياح أحمر حوالي 7 — أي بعد حوالي 800 مليون سنة من الانفجار العظيم. الانخفاض النقي لطاقة الفراغ دون تأثيرات إضافية مقيد بشكل أكبر: إذا حدث الانتقال في وقت متأخر عن الوقت الذي كان فيه الكون أصغر سنًا بمقدار النصف، فإن طاقة الفراغ يمكن أن تنخفض بنسبة لا تزيد عن النصف. وإلا لبدت خريطة إشعاع الخلفية الكونية مختلفة — لتركت فقاعات الفراغ الجديد تشوهات ملحوظة.
هكذا تتحول فرضية عدم استقرار الفراغ من تخمين فلسفي إلى جزء قابل للاختبار من علم الكونيات. تمامًا كما تكشف نقرة الزنبرك عن التوتر الخفي، فإن خرائط إشعاع الخلفية الكونية المستقبلية والقياسات الجديدة للمسافات ستكون قادرة إما على تسجيل آثار مثل هذا الانتقال أو استبعاده بشكل قاطع.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2605.30259
The existence of a landscape of metastable vacua raises the possibility that our Universe may have undergone quantum vacuum decay at late times. This work explores how such a transition can be tested with cosmological observables, focusing on precision distance measurements and cosmic microwave background (CMB) anisotropies. A set of phenomenological models is constructed in which late-time quantum tunneling changes the vacuum energy and may convert a subcomponent of dark matter into dark radiation, possibly accompanied by domain-wall production. The resulting expansion histories are compared with DESI DR2 baryon acoustic oscillation data; supernova distance measurements from DES-Dovekie, Pantheon+, and Union3; and a compressed CMB likelihood. For quantum-tunneling models, current cosmological distance measurements still allow a 50% decrease in the total vacuum energy for a transition redshift $$z_t<1$$. The model with dark-matter conversion and domain-wall production provides a good fit to resolve the tension between cosmological observables and the $$\Lambda$$CDM model, with a preferred transition around $$z_t \sim 7$$ and about 10% of dark matter participating in the transition. Additionally, CMB anisotropy constraints from bubble nucleation and the associated domain-wall network are derived and shown to strongly restrict slow or sparse late transitions. Applied to the minimal quantum-tunneling model, these constraints allow an $$\mathcal{O}(10\%)$$ decrease in the total vacuum energy for a transition redshift $$z_t$$ of order unity. For nonminimal models, dark-matter-density-dependent tunneling can proceed rapidly enough to evade such bounds. These results demonstrate that late-time quantum vacuum decay is a testable cosmological phenomenon and provide a concrete observational handle on metastable-vacuum physics motivated by landscape scenarios.
طاقة الفراغ ليست مجرد تجريد فارغ: إذا جمعتها من سنتيمتر مكعب من الفراغ، فستكفي لغلي غلاية، لكن وفقًا للتقديرات الحديثة فإن كثافتها أقل بمقدار $10^{120}$ مرة مما تتنبأ به النظرية.
في رواية غريغ إيغان «سلم شيلد»، ينتقل الفراغ فجأة إلى حالة طاقة أقل، وتتوسع حدود الفراغ الجديد بسرعة الضوء، مدمرة كل شيء في طريقها.