Fals buit

Fals buit

Un camp escalar φ en un fals buit.

El fals buit és el concepte de la teoria quàntica de camps, relacionat en el de buit quàntic, que aludix a una regió metaestable en l'espai que sembla estar buida —és dir, que està desprovista totalment de matèria—, pero que en realitat conté en el seu interior alguna forma d'energia a nivell de fluctuacions quàntiques.

La teoria del fals buit ha segut esgrimida per a explicar qué existia en l'univers abans de produir-se el Big Bang, ya que en lliberar-se esta energia almagasenada en una chicoteta regió, se supon que el fals buit es desintegra. Tal va deure ser el desencadenant del Big Bang, el qual donaria lloc a l'expansió o inflació còsmica de l'univers.

L'estat de fals buit és un estat peculiar i inestable que sorgix de manera natural en les teories quàntiques de camps. Una volta una chicoteta regió de l'univers s'ha materialisat en dit estat, escomença a expandir-se de forma exponencial impulsada per un efecte gravitatorio "repulsivo" que resulta d'una combinació de les propietats peculiars del fals buit i de les equacions de la Relativitat General (en un efecte anàlec al de la famosa constant cosmológica). Durant l'expansió, l'estat de fals buit escomença a decaure en buit habitual produint-se una sopa molt calenta de partícules que precisament correspon al punt de partida del Big Bang estàndar.

Teoria Coleman-De Luccia

En un artícul publicat en 1980 pels físics Sidney Coleman i Frank de Luccia es va posar propost que nostre univers es troba actualment, de fet, en un estat de fals buit, que podria transformar-se, per mig d'un efecte túnel, en buit autèntic. De ser aixina, la transició a este es produiria en forma d'una bombeta que apareixeria en qualsevol punt de l'espai i que immediatament escomençaria a expandir-se a la velocitat de la llum, convertint al fals buit en buit autèntic, de tal modo que ningú que es trobara fora de dita bombeta podria percatarse d'això. Dins de la bombeta, les lleis físiques i els valors de les diferents constants físiques canviarien de modo radical, en les conseqüències imaginables per a la matèria, l'energia, i l'espai-temps absorbides allí. A causa del potent camp gravitatorio existent, en el centre de la bombeta es formaria una singularitat en la qual acabaria colapsant tota la matèria continguda en la mateixa. Este procés es propagaria a tot l'univers, que deixaria d'existir tal i com ho coneixem.

Tal seria un hipotètic escenari del fi dels temps, que s'unix a teories del destine últim de l'univers com la del Big Crunch, el Big Freeze, o el Big Rip. Este efecte s'ha pensat que podria ser provocat per experiments en acceleradors de partícules, que concentren energies molt elevades en volums d'espai menuts; no obstant, la presència de rajos còsmics en energies molt superiors a les que generen els acceleradors de partícules existents en l'actualitat, sembla descartar esta hipòtesis, a lo manco en les condicions experimentals actuals; de fet, no només és impossible saber quàn es podria produir esta transició a un buit autèntic sino que és controvertit que el nostre univers puga experimentar-la.

Una atra possibilitat, d'acort en la teoria dels molts móns, és un procés similar a l'anterior, pero a l'inversa —una bombeta de fals buit rodejada de buit autèntic—. En este cas, donades determinades circumstàncies, la bombeta acabaria creixent de manera exponencial, desconectant-se de l'espai-temps original i convertint-se en un univers independent (Univers bebé). Vist des de l'interior de la bombeta, l'univers semblaria subjecte a una expansió accelerada; la vista des de l'exterior mostraria alguna cosa semblat a un forat negre colapsant-se i desconectant-se del restant de l'univers.