【2024年08月27日訊】（記者薛止墨編譯報導）宇宙空間中充滿了一種特殊量子場，研究發現其某些參數的數值註定將會發生變化，這將徹底改變宇宙中的一切。
真空衰變，這個可能將我們所熟知的宇宙帶向終結的過程，比原先所預期發生的時間要提早10,000倍。不過，幸運的是，科學家認為這個過程仍然需要非常非常長的時間才會發生。
當物理學家提到「真空」時，這個詞似乎指的是空無一物的空間，從某種程度上這是對的。但更精確地說，真空指的是空間的一系列預設值，就像控制面板上的設置。當遍布空間的量子場處於這些預設值時，物理學家就認為空間是虛無的。對這些預設值進行微調可以產生粒子——例如將電磁場稍微調高，就可以產生光子。而大幅度的調整則可以被視為全新的預設值，它們會創造出一個有著不同特性的、全新的宇宙真空。
何為希格斯場
希格斯場是一個其預設值可以發生變化的特殊量子場。它負責控制許多基本粒子的質量，例如電子和夸克。與物理學家所發現的其它量子場不同，希格斯場的預設值是高於零的。調整希格斯場的數值，無論是向上或向下，都會相應地增加或減少電子及其它粒子的質量。如果希格斯場的設定值為零，這些粒子將會變得無質量。
如果沒有量子力學的介入，我們可能會永遠處於這個非零的預設狀態。但量子場能夠進行「量子隧穿」，即使在能量不足以跨越更高能階的情況下，也能跳躍至一個新的、能量更低的狀態，這個過程就像是憑空穿透一堵厚牆。
然而，這種跳躍只有在存在一個能量更低的狀態時才可能發生。在建造大型強子對撞機之前，物理學家們曾認為希格斯場當前的狀態可能是能量最低的。但這個觀點現在已經有了新的變化。
希格斯場在不同設定下所需能量的曲線，形似一頂邊緣翹起的墨西哥帽。目前希格斯場的狀態，可以想像為一顆球靜止在帽檐的最低點。
然而，量子的微小修正可能會改變這個曲線的形狀。量子場彼此之間會交換能量，舉例來說，電子與電磁場的量子交互作用會改變原子的能級——這是1940年代物理學家所發現的現象。
對於希格斯場而言，墨西哥帽帽檐的彎曲程度由希格斯玻色子的質量決定，這是一種傳遞希格斯場效應的基本粒子，於2012年在大型強子對撞機上被發現。曲線形狀的進一步修正來自於與希格斯有強烈交互作用的粒子，如質量較大的頂夸克——已知最重的基本粒子。透過對比希格斯玻色子與頂夸克的質量，物理學家目前認為，墨西哥帽的形狀很可能再次下降。在希格斯場更高的設定下，存在一個能量更低的狀態。
真空衰變加快
在這種情況下，希格斯場最終將隧穿至該狀態，或稱為「衰變」。這種衰變將從某處開始，隨後向外擴散，形成一個以光速膨脹的球形泡泡，從而改變整個宇宙。基本粒子將變得更加沉重，以至於它們將被重力更強烈地吸引，超越其它力量對它們起到的分離作用。原子將會崩塌。
然而，我們不會在短期內隧穿至更高的希格斯設定。物理學家用不同的方法來估計真空衰變的機率。在最直接的方法中，他們會計算從一個數值轉換到另一個數值所需的各種轉換——這些轉換違反了能量守恆的原則，但量子力學允許這些轉換短暫發生——並根據每種情境對能量守恆等規則的違反程度進行權重計算。
根據這些估算，一立方十億秒差距（cubic gigaparsec）的空間大約每10⁷⁹⁴年會發生一次真空衰變，也就是數字1後面跟著794個零——這是一個難以想像的漫長時間。目前的宇宙學理論認為，自宇宙大爆炸以來，僅僅過去了大約10¹⁰年。
最近，斯洛文尼亞的一組物理學家將他們的新研究於6月24日提交給論文預印網「arxiv: High Energy Physics Phenomenology」。論文聲稱他們在計算中發現了之前理論的一個小錯誤，更正這個錯誤後，宇宙終結的時間從10⁷⁹⁴年提前到10⁷⁹⁰年。儘管這個變化達到了10,000倍，但相較於計算中其它部分的不確定性，這個數字實際上微不足道。不過，最關鍵的是，這些不確定性都不足以讓我們提前面對真空衰變所帶來的宇宙災難。◇
