Des scientifiques de l’Université de Newcastle, au sein d’une équipe internationale, ont fait une découverte révolutionnaire en fournissant la première preuve expérimentale de la désintégration du vide. Cette réalisation, essentielle pour la compréhension de l’univers primitif et de la physique fondamentale, a été observée dans un gaz surfondu proche du zéro absolu et a ouvert la voie à de nouvelles recherches sur les phénomènes de champ quantique.
Une expérience menée en Italie, soutenue par le soutien théorique de l’Université de Newcastle, a produit la première preuve expérimentale de la désintégration du vide.
Dans la théorie quantique des champs, lorsqu’un état pas si stable se transforme en un véritable état stable, on parle de « fausse désintégration du vide ». Cela se produit grâce à la création de petites bulles localisées. Bien que les travaux théoriques existants permettent de prédire la fréquence à laquelle cette formation de bulles se produit, il existe peu de preuves expérimentales. Aujourd’hui, une équipe de recherche internationale impliquant des scientifiques de l’Université de Newcastle a observé pour la première fois la formation de ces bulles dans des systèmes atomiques soigneusement contrôlés. Publié dans la revue Physique naturelleles résultats offrent des preuves expérimentales de la formation de bulles par fausse désintégration du vide dans un système quantique.
Méthodologie expérimentale et résultats
Les résultats sont étayés à la fois par des simulations théoriques et par des modèles numériques, confirmant l’origine du champ quantique de la désintégration et son activation thermique, ouvrant la voie à l’émulation de phénomènes de champ quantique hors équilibre dans les systèmes atomiques.
L’expérience utilise un gaz surfondu à une température inférieure à un microkelvin (un millionième de degré) de zéro absolu. À cette température, des bulles apparaissent à mesure que le vide se désintègre et le professeur Ian Moss et le Dr Tom Billam de l’Université de Newcastle ont pu montrer de manière concluante que ces bulles sont le résultat d’une désintégration du vide activée thermiquement.
Impact sur la physique théorique et la recherche future
Ian Moss, professeur de cosmologie théorique à l’école de mathématiques, de statistique et de physique de l’université de Newcastle, a déclaré : « On pense que la désintégration sous vide joue un rôle central dans la création de l’espace, du temps et de la matière dans le monde. Big Bang, mais jusqu’à présent il n’y a eu aucun test expérimental. En physique des particules, la désintégration sous vide du boson de Higgs modifierait les lois de la physique, produisant ce qui a été décrit comme la « catastrophe écologique ultime ».
Le Dr Tom Billam, maître de conférences en mathématiques appliquées/quantique, a ajouté : « En utilisant la puissance des températures ultra-froides atome les expériences visant à simuler des analogues de la physique quantique dans d’autres systèmes – en l’occurrence, l’univers primitif lui-même – constituent actuellement un domaine de recherche très passionnant.
La recherche ouvre de nouvelles voies dans la compréhension de l’univers primitif, ainsi que des transitions de phase quantiques ferromagnétiques.
Cette expérience révolutionnaire n’est que la première étape dans l’exploration de la désintégration du vide. Le but ultime est de trouver la désintégration du vide à la température du zéro absolu, où le processus est piloté uniquement par les fluctuations quantiques du vide. C’est exactement ce que vise une expérience à Cambridge, soutenue par Newcastle dans le cadre d’une collaboration nationale QSimFP.
