Вселенная могла переключиться на новую энергию экспресс
Сжатая пружина лежит годами без движения. Кажется, она застыла навсегда, но внутри металла атомы медленно перестраиваются — и однажды пружина щелкает, переходя в новое, более свободное положение. Похоже физики думают о вакууме: он может быть не истинно пустым и неизменным, а лишь временно застывшим состоянием, которое способно внезапно переключиться в другое — с иной плотностью энергии.
Авторы новой работы построили несколько моделей такого позднего перехода. В одних сценариях просто меняется энергия пустоты — та самая загадочная темная энергия, которая расталкивает галактики. В других — часть темной материи превращается в излучение, а в пространстве возникают доменные стенки (тонкие слои, где свойства вакуума резко меняются). Затем эти сценарии сравнили с тремя наборами реальных данных: расстояниями до далеких галактик, измеренными по барионным акустическим осцилляциям (звуковым волнам ранней Вселенной, застывшим в распределении вещества), яркостью сверхновых и картой реликтового излучения — древнего света, сохранившего отпечаток первых мгновений.
Самый интересный результат: модель, где около 10% темной материи участвует в переходе, а в пространстве рождаются доменные стенки, отлично согласуется с наблюдениями. Она предпочитает время перехода около красного смещения 7 — то есть примерно через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Чистое падение энергии вакуума без дополнительных эффектов ограничено сильнее: если переход случился позже, чем когда Вселенная была вдвое моложе, энергия пустоты могла упасть не более чем наполовину. Иначе карта реликтового излучения выглядела бы иначе — пузыри нового вакуума оставили бы заметные искажения.
Так гипотеза о нестабильности вакуума из философской спекуляции превращается в проверяемую часть космологии. Подобно тому как щелчок пружины выдает скрытое напряжение, будущие карты реликтового излучения и новые измерения расстояний смогут либо зафиксировать следы такого перехода, либо надежно исключить его.
Энергия вакуума — не пустая абстракция: если собрать ее из кубического сантиметра пустоты, хватило бы вскипятить чайник, но по современным оценкам ее плотность в $10^{120}$ раз меньше, чем предсказывает теория.
В романе Грега Игана «Лестница Шильда» вакуум внезапно переходит в более низкое энергетическое состояние, и граница нового вакуума расширяется со скоростью света, уничтожая все на своем пути.