لطالما طرح علماء الفيزياء تساؤلاً وجودياً مقلقاً: هل يمكن لحالة الفراغ التي يقوم عليها كوننا أن تنهار فجأة، مفسحة المجال لقوانين فيزيائية جديدة تمحو كل ما نعرفه؟ هذا الاحتمال النظري ينبع من معادلات النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، التي تشير إلى أن الكون قد يستقر حالياً في حالة طاقة مؤقتة تُعرف بـ الفراغ الزائف.

نظرياً، يظل هناك احتمال بعيد لأن يتسرب حقل هيغز -المسؤول عن منح الجسيمات كتلتها- نحو حالة طاقة أكثر انخفاضاً واستقراراً عبر ظاهرة النفق الكمومي، مما قد يؤدي إلى تبدل جذري في طبيعة المادة وقوانينها. لكن دراسة حديثة نشرت في دورية جورنال أوف كوزمولوجي أند أستروبارتكل فيزكس قدمت آلية نظرية قد تبدد هذا القلق.

آلية الإغلاق الكوني

أظهرت الدراسة أن تفاعل الحقول في الكون المبكر مع محيطها يمنع مثل هذا التحول، ويجعل حالة الفراغ مستقرة تماماً فيما أطلق عليه الباحثون وضع الإغلاق الكوني.

يوضح غريغوري كابلانيك، الأستاذ المساعد في جامعة سيراكيوز والمشارك في الدراسة: الإغلاق الكوني هو الآلية التي تجعل من الصعب للغاية على الحقل الكمومي الخروج من الحالة التي استقر فيها. والأمر غير المعتاد هو النطاق؛ فنحن ندرس هذا التأثير في سياق كوني، أي على أكبر المقاييس التي يمكن تصورها.

الفراغ الحقيقي مقابل الفراغ الزائف

يشرح كابلانيك المشهد الفيزيائي كالتالي: تخيل حالة الحقل ككرة تستقر داخل تجويف جبلي؛ هذا التجويف هو الفراغ الزائف. وفي قوانين الفيزياء الكلاسيكية، تحتاج الكرة إلى طاقة دفع لتصعد حافة التجويف وتتدحرج نحو وادٍ أعمق يمثل الفراغ الحقيقي. لكن في عالم الكم، تتصرف الجسيمات كأمواج، مما يسمح لها باختراق جدار التجويف عبر نفق خفي دون الحاجة لصعود القمة.

تؤكد الدراسة أن التفاعلات البيئية تعمل على رصد الحقل باستمرار، مما يكبح ظاهرة النفق الكمومي. ويرتبط هذا بما يعرف بـ تأثير زينو الكمومي، حيث يؤدي الرصد المستمر للنظام الكمومي إلى إعاقة تطوره وتغيره، تماماً كما يمنع مراقبة غليان الماء وصوله إلى حالة الغليان الكاملة.

فك الترابط الكوني

اعتمد الفريق نموذجاً رياضياً يدرس تفاعل الحقول مع محيطها، حيث أظهرت الحسابات أن هذا التفاعل التلقائي يجرد الحقل من خصائصه الكمومية النقية عبر ظاهرة فك الترابط الكمومي. هذا الاحتكاك الطبيعي وتبادل المعلومات بين الحقل والبيئة المحيطة يعملان كمثبت للحالة الراهنة للكون.

يختتم كابلانيك: تساعدنا هذه النتائج في فهم لماذا يمتلك الكون خصائصه الحالية، ومدى استقرارها. إن الضجيج والاحتكاك الطبيعي بين الحقول قد يكونان هما السبب وراء منع الكون من الانزلاق المفاجئ نحو فراغ آخر.