Das Vakuum des Weltraums wird sich schneller auflösen als erwartet

Die Originalversion von diese Geschichte erschien in Quanta-Magazin.

Der Vakuumzerfall, ein Prozess, der das Universum, wie wir es kennen, zerstören könnte, könnte 10.000 Mal früher als erwartet stattfinden. Glücklicherweise wird das noch lange nicht passieren.

Wenn Physiker von „Vakuum“ sprechen, scheint der Begriff leeren Raum zu bedeuten, und in gewissem Sinne tut er das auch. Genauer gesagt bezeichnet es eine Reihe von Standardwerten, wie die Parameter eines Bedienfelds. Wenn die Quantenfelder, die den Raum durchdringen, diese Standardwerte aufweisen, gilt der Raum als leer. Kleine Parameteränderungen erzeugen Teilchen: Erhöhen Sie das elektromagnetische Feld leicht und Sie erhalten ein Photon. Andererseits sollten größere Änderungen als neue Standardwerte betrachtet werden. Sie schaffen eine andere Definition des leeren Raums mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Ein Quantenfeld ist etwas Besonderes, da sich sein Standardwert ändern kann. Es wird als Higgs-Feld bezeichnet und kontrolliert die Masse vieler fundamentaler Teilchen wie Elektronen und Quarks. Im Gegensatz zu allen anderen von Physikern entdeckten Quantenfeldern hat das Higgs-Feld einen Standardwert größer als Null. Eine Erhöhung oder Verringerung des Wertes des Higgs-Feldes würde die Masse von Elektronen und anderen Teilchen erhöhen oder verringern. Wenn die Higgs-Feldeinstellung Null wäre, wären diese Teilchen masselos.

Ohne die Quantenmechanik könnten wir für immer bei dem Standardwert ungleich Null bleiben. Ein Quantenfeld kann „tunneln“, das heißt, sich zu einem neuen niedrigeren Energiewert bewegen, selbst wenn es nicht genug Energie hat, um die dazwischen liegenden höheren Energieparameter zu passieren, ein Effekt, der dem Tunneln durch eine feste Wand ähnelt.

Damit dies geschieht, muss es einen niedrigeren Energiezustand geben, zu dem man tunneln kann. Und vor dem Bau des Large Hadron Collider gingen Physiker davon aus, dass der aktuelle Zustand des Higgs-Feldes möglicherweise der niedrigste ist. Dieser Glaube hat sich nun geändert.

Die Kurve, die die für die verschiedenen Parameter des Higgs-Feldes erforderliche Energie darstellt, sah schon immer wie ein Sombrero mit erhöhtem Rand aus. Der aktuelle Parameter des Higgs-Feldes kann durch eine Kugel dargestellt werden, die am unteren Rand der Kante ruht.