Излучение Хокинга спасло Вселенную от распада ложного вакуума

Излучение Хокинга спасло Вселенную от распада ложного вакуума

Черные дыры могут заметно ускорить процесс распада ложного вакуума, в ходе которого Вселенная переходит из текущего метастабильного состояния в состояние с более низкой энергией. В результате подобного распада привычный нам мир перестал бы существовать. Однако двое физиков-теоретиков изучили этот процесс в приближении тонкостенных пузырьков истинного вакуума, прояснили физический смысл «скорости зарождения» и показали, что даже маленькие черные дыры не должны влиять на распад ложного вакуума, поскольку они окружены частицами из-за излучения Хокинга.

Статья опубликована в Physical Review D, передает N+1.

Открытие на Большом адронном коллайдере (LHC) бозона Хиггса подтвердило справедливость Стандартной модели. В этой модели потенциал поля Хиггса, ответственного за возникновение массы у элементарных частиц, имеет довольно странную зависимость от энергии. На первый взгляд, при небольших значениях энергии взаимодействия бозонов (порядка тераэлектронвольт) поле имеет минимум, что соответствует вакуумному состоянию нашего пространства-времени (то есть состоянию, в котором энергия обычных полей минимальна). Однако эта зависимость имеет еще один минимум, лежащий в области гораздо больших энергий (порядка 1012 тераэлектронвольт), причем этот минимум находится ниже. Поэтому наш вакуум считается «ложным», то есть не отвечающим настоящему минимуму поля Хиггса.

В некоторых случаях может произойти спонтанный переход Вселенной из ложного вакуума в истинный (так называемый «распад ложного вакуума»), при этом будет выделяться огромная энергия. Обычно этот переход объясняют спонтанным образованием пузырьков истинного вакуума в ложном, которые при благоприятных условиях будут бесконечно расширяться, а при неблагоприятных — схлопываться. Отдаленно это напоминает процесс кипения воды, только вместо пузырьков насыщенного пара мы имеем дело с истинным вакуумом. В частности, именно поэтому некоторые люди боятся экспериментов на LHC — они считают, что эти эксперименты могут вызвать подобный переход. В действительности такие опасения не очень основательны, поскольку энергии, достигаемые на коллайдере, относительно малы. Более того, при текущем значении параметров Стандартной модели время жизни ложного вакуума превышает текущий возраст Вселенной, то есть в рамках этой модели наш вакуум является метастабильным.

Однако некоторые процессы могут ускорить распад ложного вакуума. Например, вокруг черной дыры пространство-время сильно искривляется, и правила подсчета энергии пузырька несколько изменяются, что должно увеличивать вероятность распада. При этом чем меньше черная дыра, тем проще вокруг нее образуются пузырьки и тем больше вероятность распада. С другой стороны, мы до сих пор продолжаем жить в ложном вакууме, что указывает либо на отсутствие таких черных дыр, либо на недостатки в наших теориях, либо на наше невероятное везение.

В данной статье физики-теоретики Кёхей Мукаида (Kyohei Mukaida) и Масаки Ямада (Masaki Yamada) исследовали, как происходит образование пузырей истинного вакуума рядом с черной дырой, и показали, что в таких процессах необходимо учитывать окружающую черную дыру разогретую плазму. Для этого они использовали теорию тонкостенного пузыря на фоне черной дыры в пространстве-времени де Ситтера (такое пространство описывает расширяющуюся Вселенную).

«Скорость зарождения» (nucleation rate) таких пузырьков ученые вычислили тремя различными способами. В первом способе, обычно используемом при подобных расчетах, теоретики учитывали искажение метрики возникающими пузырьками. В двух других случаях физики его не учитывали и работали в приближении плоского пространства-времени и фиксированной фоновой метрики, чтобы упростить вычисления и прояснить физический смысл происходящих процессов. Эти два метода физики сравнивают с использованием микроканонического и канонического ансамбля в статистической физике: в первом случае суммарная энергия пузырька и черной дыры сохраняется, а во втором случае остается постоянной только температура. В любом случае, оба этих подхода дают одинаковые результаты, если образующиеся пузырьки слабо искажают пространство-время.

Оказалось, что «скорость зарождения» складывается из двух существенных частей, отвечающих за возникновение пузырей с энергией E и собственно за туннелирование в истинный вакуум. В случае черной дыры энергии E отвечает изменение массы дыры при образовании пузырька. Этот факт ученые доказали двумя способами, пренебрегая действием пузырька на исходную метрику, а затем показали, что при учете этого действия ничего не меняется, если температура черной дыры (определяемая по температуре излучения Хокинга) конечна.

Кроме того, физики заметили, что в квантовой теории поля имеется множество других степеней свободы, и помимо пузырей истинного вакуума вокруг черной дыры также должны возбуждаться другие состояния с энергией E. Поэтому необходимо учитывать поправки к вероятности образования пузырьков, возникающие из-за присутствия плазмы. Такие поправки будут возникать даже в том случае, если черная дыра находится в «пустом» пространстве, поскольку вокруг нее обязательно образуется плазма, разогретая до температуры Хокинга. Оказывается, что в этом случае рождение пузырьков затруднено, поскольку, по словам авторов статьи, «скалярное поле предпочитает симметричную точку в пространстве полей из-за тепловой массы». Поэтому скорость образования пузырьков не должна сильно возрастать даже около небольших черных дыр.

Последние новости
В «Слуге народа» ответили о возвращении Иванисова во фракцию

В «Слуге народа» ответили о возвращении Иванисова во фракцию

Замглавы фракции Александр Корниенко дал четкий ответ
Украинцам предложат выбирать тариф на газ: подробности

Украинцам предложат выбирать тариф на газ: подробности

Правительство планирует с нового года предложить потребителям страховую цену на газ
Трамп убежден во вмешательстве Украины в выборы 2016 года

Трамп убежден во вмешательстве Украины в выборы 2016 года

Американский президент утверждает, что Украина замешана во взломе компьютерного сервера Демократического национального комитета
Amazon вскоре откроет первый большой робомагазин Go без касс

Amazon вскоре откроет первый большой робомагазин Go без касс

Его планируют открыт в следующем году
Еще один «челябинский метеорит» опасно сблизился с Землей

Еще один «челябинский метеорит» опасно сблизился с Землей

Обнаружен второй «челябинский метеорит», который максимально приблизился к Земле
Трамп пожаловался на Йованович и обвинил Украину в ненависти к себе

Трамп пожаловался на Йованович и обвинил Украину в ненависти к…

Президент США раскритиковал экс-посла США и рассказал об изменившемся к нему отношении в Украине
Киевлянам повысили тарифы на воду: цифры

Киевлянам повысили тарифы на воду: цифры

Тарифы подняли на 85 копеек
Мокрый снег и заморозки: синоптики спрогнозировали погоду на выходные

Мокрый снег и заморозки: синоптики спрогнозировали погоду на выходные

В некоторых частях Украины ожидаются морозы до -14 и мокрый снег
Найем получил важное кресло в “Укроборонпроме”

Найем получил важное кресло в “Укроборонпроме”

Политик подтвердил свое новое назначение
НБУ сообщил, как изменит режим проведения межбанковских платежей

НБУ сообщил, как изменит режим проведения межбанковских платежей

Нацбанк анонсировал изменения в выполнении межбанковских электронных платежей
Арахамия признался, как Зеленский реагирует на «проблемных» «слуг народа»

Арахамия признался, как Зеленский реагирует на «проблемных» «слуг народа»

Председатель "Слуги народа" рассказал о реакции Зеленского на внутрипартийные проблемы
Зеленский и Трюдо обсудили предстоящий нормандский саммит

Зеленский и Трюдо обсудили предстоящий нормандский саммит

еленский поблагодарил за последовательную позицию Канады по сохранению политики санкций против России
Скороход готова свидетельствовать по делу о «зарплатах в конвертах» для «Слуг народа»

Скороход готова свидетельствовать по делу о «зарплатах в конвертах» для…

Нардеп заявила, что может рассказать о зарплатах "в конвертах" и раскрыть "все имена"
МВФ знает, что Приватбанк вернут мне в ближайшее время, — Коломойский

МВФ знает, что Приватбанк вернут мне в ближайшее время, -…

Он также прокомментировал ситуацию с покупкой парковки возле офиса Приватбанка в Днепре
Гончарук заявил об отсутствии коррупции на высшем уровне в Украине

Гончарук заявил об отсутствии коррупции на высшем уровне в Украине

Он уверен, что скоро ее вовсе не будет
Депутат от «Слуги народа» может быть замешан в деле убийства майдановца, — экс-нардеп

Депутат от «Слуги народа» может быть замешан в деле убийства…

Бывший нардеп Игорь Луценко обвинил депутата от «Слуги народа» Сергея Литвиненко в причастности к убийству Юрия Вербицкого
Исследование показало реальные зарплаты украинцев

Исследование показало реальные зарплаты украинцев

Большая половина украинцев получает меньше 10 тысяч грн
В МИД Турции опровергли информацию про возобновление грузового сообщения с Крымом

В МИД Турции опровергли информацию про возобновление грузового сообщения с…

МИД Турции на обращение посольства опровергло очередной фейк российской пропаганды
Поклонская удивила позицией насчет Украины

Поклонская удивила позицией насчет Украины

Экс-"прокурор" Крыма внезапно вступилась за родную страну
Украинцам сообщили, когда пройдет референдум о продаже земли иностранцам

Украинцам сообщили, когда пройдет референдум о продаже земли иностранцам

В ВР рассказали, когда состоится голосование о продаже украинских земель гражданам зарубежных стран
Иванисов из «Слуги народа» оправдался перед Джокером: переписка

Иванисов из «Слуги народа» оправдался перед Джокером: переписка

Иванисов попросил «Понять, Простить и Защитить!»
Коломойскому законодательно «свяжут руки» касательно ПриватБанка, – источник

Коломойскому законодательно «свяжут руки» касательно ПриватБанка, – источник

Возврат банков могут запретить
Клитина объяснила, как ей помогает работать внешность

Клитина объяснила, как ей помогает работать внешность

Заместитель Криклия заявила, что внешность дает ей некоторую гибкость
Гончарук подписал в Лондоне документы на €900 млн для строительства дорог в Украине

Гончарук подписал в Лондоне документы на €900 млн для строительства…

Деньги пойдут на реконструкцию и строительство дорог
Искусственный интеллект создал препараты против туберкулеза

Искусственный интеллект создал препараты против туберкулеза

Инструмент INDIGO показал, что эффективность противотуберкулезных препаратов может быть усилен
На Донбассе погиб еще один украинский военный

На Донбассе погиб еще один украинский военный

Он погиб во время выполнения служебных обязанностей
В «Слуге народа» объяснили позицию фракции по снятию неприкосновенности с Порошенко

В «Слуге народа» объяснили позицию фракции по снятию неприкосновенности с…

В пропрезидентской партии прокомментировали ситуацию со снятием депутатской неприкосновенности с экс-президента
Трамп признался в любви к украинцам

Трамп признался в любви к украинцам

Он также призвал бороться с коррупцией в стране
Советник Путина рассказал, когда российский президент уйдет с поста

Советник Путина рассказал, когда российский президент уйдет с поста

Валентин Юмашев является советником президента на общественных началах и занимается бизнесом
Криклий решил уволить скандальную Клитину

Криклий решил уволить скандальную Клитину

Она стала участницей секс-скандала и была поймана на переписке с пранкером Джокером
Читай также
Последние новости

В «Слуге народа» ответили о возвращении Иванисова во…

Украинцам предложат выбирать тариф на газ: подробности

Трамп убежден во вмешательстве Украины в выборы 2016…

Amazon вскоре откроет первый большой робомагазин Go без…

Еще один «челябинский метеорит» опасно сблизился с Землей

Трамп пожаловался на Йованович и обвинил Украину в…

Киевлянам повысили тарифы на воду: цифры

Мокрый снег и заморозки: синоптики спрогнозировали погоду на…

Найем получил важное кресло в “Укроборонпроме”

НБУ сообщил, как изменит режим проведения межбанковских платежей

Арахамия признался, как Зеленский реагирует на «проблемных» «слуг…

Зеленский и Трюдо обсудили предстоящий нормандский саммит

Скороход готова свидетельствовать по делу о «зарплатах в…

МВФ знает, что Приватбанк вернут мне в ближайшее…

Гончарук заявил об отсутствии коррупции на высшем уровне…