Há cerca de 50 anos, uma pesquisa teorizou que o universo pode estar preso em um falso vácuo. Isso significa que, embora pareça estável, na realidade ele pode estar passando por uma transição para um estado de vácuo real.
Agora, um novo estudo analisou os processos relacionados à decadência do falso vácuo para avaliar melhor a validade dessa teoria. Será que essa análise poderia nos ajudar a prever o futuro do cosmos? É o que sugere um artigo publicado na revista científica Nature Physics.
O decaimento do falso vácuo é um processo diretamente ligado à origem de tudo ao nosso redor, especialmente ao comportamento das partículas descritas pela mecânica quântica. Por isso, eles ressaltam a importância do estudo na área.
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Para investigar essa questão, uma equipe de cientistas da Universidade de Leeds, em parceria com o instituto alemão de pesquisas Forschungszentrum Jülich e Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA), desenvolveu uma máquina quântica capaz de realizar diferentes simulações para estudar o decaimento do falso vácuo.
Os autores acreditam que um entendimento mais aprofundado sobre o tema pode contribuir para uma melhor compreensão da origem e do destino do universo. Eles explicam que a simulação não foi projetada para gerar dados completamente precisos, mas sim para explorar alguns dos problemas mais intrigantes da física teórica, especialmente a questão fundamental de onde vem e para onde vai o cosmos.
Para desenvolver o dispositivo, eles utilizaram um processo chamado recozimento quântico, visando entender como um tipo de decaimento do falso vácuo poderia modificar os conceitos e leis da física que conhecemos.
Segundo os pesquisadores, esse estudo é fundamental para aprofundar a compreensão da dinâmica quântica e pode auxiliar para avanços em diversas áreas, como a computação quântica.
“Estamos falando de um processo pelo qual o universo mudaria completamente sua estrutura. As constantes fundamentais poderiam mudar instantaneamente e o mundo como o conhecemos entraria em colapso como um castelo de cartas. O que realmente precisamos são experimentos controlados para observar esse processo e determinar suas escalas de tempo”, disse o autor principal do artigo e professor de física teórica na Universidade de Leeds, Zlatko Papic, em comunicado oficial.
Decaimento do falso vácuo
Em resumo, a decadência do falso vácuo é uma teoria que sugere que o universo parece estável, mas, na verdade, pode estar passando apenas por um equilíbrio temporário.
O termo falso vácuo é usado porque, em algum momento, a realidade como conhecemos poderia dar um ‘salto’ para um estado de energia ainda mais baixo e realmente estável. Se isso acontecesse, nossa compreensão do universo mudaria completamente quando o cosmos chegasse nesse estado final.
Quando os cientistas dizem que a compreensão do universo mudaria, eles não estão falando em um sentido filosófico. Literalmente, as leis da física, tanto as da mecânica clássica quanto as da mecânica quântica, poderiam sofrer mudanças drásticas caso o universo decaísse para um estado de vácuo verdadeiro.
Por exemplo, isso poderia alterar as forças fundamentais da natureza, o que impossibilitaria a existência da matéria estruturada da forma que conhecemos. Se essa transição ocorresse, uma bolha de vácuo verdadeiro se expandiria à velocidade da luz, extinguindo instantaneamente toda a realidade observável — incluindo a própria sociedade, que depende das condições atuais da física.
“O decaimento do falso vácuo desempenha um papel importante na teoria quântica de campos e em fenômenos fora do equilíbrio, como transições de fase e metastabilidade dinâmica. A natureza não perturbativa desse processo e a dificuldade de acessá-lo experimentalmente tornam seu estudo desafiador, deixando várias questões em aberto sobre como as bolhas de vácuo verdadeiro se formam, se movem e interagem”, é descrito na introdução do estudo.
Em 2024, um grupo de cientistas italianos publicou um estudo que sugere a primeira evidência experimental do falso vácuo, observada em um experimento onde bolhas de vácuo se formaram em um ambiente atômico totalmente controlado. Porém, essa pesquisa representa apenas um primeiro passo na exploração do tema, e os cientistas planejam aprofundar o entendimento sobre as flutuações no vácuo quântico.
Máquina quântica simula falso vácuo
A máquina quântica foi desenvolvida pela empresa D-Wave Quantum Inc., utilizando um processo de recozimento quântico com 5.564 qubits, projetado para resolver problemas de otimização baseados nas propriedades de sistemas quânticos. Com essa tecnologia, os pesquisadores conseguiram simular a formação de bolhas em um falso vácuo.
A partir da simulação, os cientistas conseguiram observar o processo de formação dessas bolhas e suas interações complexas. Normalmente, pesquisadores dessa área buscam responder questões profundas, mas a equipe optou por um enfoque mais direto, concentrando-se na dinâmica do decaimento do falso vácuo. Eles acreditam que foi a primeira vez que conseguiram reproduzir esse fenômeno em grande escala.
Em um modelo unidimensional, os autores conseguiram observar a transição do falso vácuo para o vácuo verdadeiro por meio de uma simulação avançada que combina mecânica quântica e física teórica. O experimento utilizou milhares de unidades supercondutoras operando em um computador quântico.
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De qualquer forma, é importante ressaltar que o experimento não confirma a existência do decaimento do falso vácuo. Na verdade, ele oferece uma maneira de explorar essa hipótese e, a partir dela, aprofundar o entendimento de outros mistérios do cosmos.
Em comunicado, os pesquisadores destacam que a busca por respostas sobre a origem do universo exige instalações totalmente dedicadas e experimentos que custam milhões de dólares. Além de contribuir para uma compreensão mais profunda do cosmos, o estudo também pode abrir caminho para avanços revolucionários em diferentes áreas, como criptografia, ciência dos materiais e eficiência energética no setor da computação.
A física quântica nos ajuda a entender alguns fenômenos que desafiam a lógica da ciência, como partículas que podem estar em dois lugares ao mesmo tempo. Quer saber mais? Entenda o que é a Mecânica Quântica. Até a próxima!
