物理學家成功模擬了假真空衰變，這是一種量子過程，理論上可能終結我們所知的宇宙。研究人員透過研究量子場行為，進行這項模擬，提供首個該現象的實驗類比，此前該現象主要存在於理論宇宙學領域。
模擬過程詳解
假真空衰變源於量子場論描述的情境。真空——量子場的最低能量狀態——可能並非宇宙的真正基態。若宇宙處於亞穩定的「假」真空，一個量子隧道效應可能引發較低能量「真」真空的氣泡成核。該氣泡會以光速向外擴張，改變其路徑上的物理基本常數。
為在受控環境模擬此過程，研究人員設計類比系統，例如超冷原子氣體或耦合量子電路，並調校以重現相關場動態。氣泡成核及其後續擴張的幾何形狀，與量子場論預測的數學結構相符，儘管物理基質與宇宙真空不同。
量子隧道效應是此過程的核心機制，允許系統穿越經典力學禁止的能量障礙。在此背景下，場的局部區域自發轉移至較低能量配置，從而播種擴張氣泡。
此模擬意義重大，因為宇宙學假真空衰變無法直接觀測。無實驗能重現早期宇宙能量尺度，或等待自發成核可能發生的時間尺度。類比模擬讓研究人員將量子場論的數學預測與真實物理行為對照，提供純抽象模型的經驗基礎。模擬探討真空穩定性問題，直接影響粒子物理標準模型。
希格斯玻色子測量質量約 125 GeV，將電弱真空置於某些計算視為亞穩定的參數空間，而非絕對穩定。這是否轉化為真正宇宙風險，取決於仍未精確約束的參數。
類比量子模擬已成為探討難以觸及物理的成熟工具，類似加速器實驗透過代理探測高能粒子互動。其價值不在重現宇宙條件，而在驗證理論框架是否預測可觀測行為。
技術限制包括無法捕捉真實宇宙真空的完整複雜性，如重力反作用、高能希格斯勢的精確形狀及高階量子修正。
觀測宇宙自發假真空衰變概率極低，即使真空為亞穩態，此模擬僅測試啟動後的機制。
研究人員正開發更高保真類比系統，包括更大量子位陣列、更低退相干及更可調互動幾何，以精確探測氣泡成核速率及擴張動態。將結果與對撞機數據對照，可收緊真空穩定參數約束。電弱真空是否穩定、亞穩定或介於兩者邊界，仍未解決，或需大型強子對撞機以外能量尺度的希格斯自耦合測量。