En una simulación innovadora, un equipo internacional de físicos ha modelado la transición potencial del universo de un falso vacío a un estado de vacío verdadero. Este evento, si ocurriera, alteraría fundamentalmente la estructura del cosmos.
Hace unos 50 años, la teoría cuántica de campos propuso que nuestro universo podría estar atrapado en un falso vacío, un estado aparentemente estable que podría colapsar en un vacío verdadero de menor energía. Si bien es improbable en escalas de tiempo humanas, este proceso podría cambiar instantáneamente las constantes fundamentales del universo, lo que llevaría a su colapso.
Dirigido por el profesor Zlatko Papic de la Universidad de Leeds y el Dr. Jaka Vodeb del Centro de Supercomputación de Jülich, el equipo empleó un algoritmo de recocido cuántico, utilizando un dispositivo de 5564 qubits desarrollado por D-Wave Quantum Inc. Este "refrigerador" modeló el comportamiento de las burbujas dentro de un falso vacío, lo que podría desencadenar la transición a un nuevo estado del universo.
"Estamos hablando de un proceso por el cual el universo cambiaría completamente su estructura. Las constantes fundamentales podrían alterarse instantáneamente, y el mundo, tal como lo conocemos, se derrumbaría como un castillo de naipes", afirmó el profesor Papic, enfatizando la magnitud del descubrimiento.
La simulación visualizó la formación y expansión de burbujas en un falso vacío, similares a las burbujas de líquido que se forman en el vapor de agua enfriado. Estos resultados ofrecen información sobre cómo procesos similares podrían haber ocurrido poco después del Big Bang y cómo podrían afectar la evolución futura del universo.
El Dr. Jean-Yves Desaules, coautor e investigador postdoctoral en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA), lo comparó con una montaña rusa con múltiples valles, donde solo uno representa el estado de energía más bajo. "Si este modelo es correcto, la mecánica cuántica permitiría que el universo eventualmente caiga en ese estado de vacío verdadero, lo que desencadenaría un evento catastrófico a nivel cósmico".
Publicado este mes en Nature Physics, el estudio marca un hito en la comprensión de la dinámica cuántica y un avance significativo en el desarrollo de estos sistemas. Los investigadores creen que el análisis de estas transiciones mejorará su capacidad para gestionar errores y resolver problemas complejos, con aplicaciones en criptografía, ciencia de materiales y eficiencia computacional.
"Estos avances no solo amplían los límites de nuestro conocimiento, sino que también abren la puerta a futuras tecnologías que podrían revolucionar múltiples campos", concluyó el Dr. Vodeb. La investigación, financiada por el Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) y el Leverhulme Trust, demuestra que la exploración de los misterios del universo no siempre requiere experimentos multimillonarios en grandes aceleradores de partículas. Los algoritmos de recocido cuántico podrían convertirse en laboratorios de mesa para estudiar los procesos dinámicos cósmicos fundamentales.