MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Vorstellung, dass unser Universum in einem instabilen Zustand verharrt, fasziniert Wissenschaftler seit Jahrzehnten. Neue Forschungen werfen Licht auf den möglichen Übergang vom sogenannten falschen Vakuum zu einem stabileren Zustand.
Die Idee, dass das Universum in einem falschen Vakuum gefangen ist, wurde erstmals von Sidney Coleman vor fast 50 Jahren vorgeschlagen. Diese Theorie besagt, dass das Universum nicht seinen stabilsten Zustand erreicht hat und jederzeit in einen echten Vakuumzustand übergehen könnte. Ein solcher Übergang wäre jedoch alles andere als sanft und könnte die Struktur des Universums grundlegend verändern. Die fundamentalen Konstanten könnten sich abrupt ändern, was zu einem Zusammenbruch der Welt, wie wir sie kennen, führen würde. Wissenschaftler wie Zlatko Papić von der Universität Leeds betonen die Herausforderung, den Zeitrahmen für einen solchen Übergang vorherzusagen, der sich über Millionen oder sogar Milliarden von Jahren erstrecken könnte. Um diesen Prozess besser zu verstehen, hat eine internationale Forschungsgruppe, darunter Papić, Jaka Vodeb vom Forschungszentrum Jülich und Jean-Yves Desaules vom Institute of Science and Technology Austria, den Vakuumzerfall modelliert. Sie nutzten eine Quantenglühmaschine mit 5564 Qubits, um die Dynamik des Vakuumzerfalls zu simulieren. Diese Maschine, die ursprünglich für komplexe Optimierungsprobleme entwickelt wurde, ermöglichte es den Forschern, die Bildung von Blasen des echten Vakuums zu beobachten. Diese Blasenbildung ist der erste Schritt des Vakuumzerfalls. Die Experimente zeigten, dass große quantisierte Blasen in Isolation eingefroren waren und nur durch Wechselwirkung mit benachbarten Blasen wachsen konnten. Sobald eine Blase auf eine sehr kleine Größe geschrumpft ist, beginnt sie frei zu ‘tanzen’. Diese Beobachtungen führten zu einem neuen physikalischen Bild der Dynamik des Vakuumzerfalls, das als heterogenes Gas von Blasen beschrieben werden kann. Die Forscher sind überzeugt, dass die Quantenglühmaschine nicht nur für theoretische Physik, sondern auch für praktische Probleme in Bereichen wie Kryptographie und Materialwissenschaften genutzt werden kann. Die Ergebnisse dieser Studie, die in einem Fachartikel in Nature Physics veröffentlicht wurden, zeigen, dass Quantenglühmaschinen weit mehr leisten können als ursprünglich gedacht. Diese Durchbrüche könnten zukünftige Technologien revolutionieren und neue Wege in der Quanteninformatik eröffnen.
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