శూన్యం అనే పదం సూచించినంత ఖాళీగా అది అరుదుగానే ఉంటుంది. కాస్మోలాజీలో, శూన్యం అంటే ఒక ఫీల్డ్ తన శక్తి కనిష్ట స్థాయిలో ఉండే స్థితి — శక్తి పూర్తిగా తొలగించబడిన ప్రాంతం కాదు, ఫీల్డ్ విశ్రాంతి తీసుకోగల లోయ అడుగు భాగం. అటువంటి ఫీల్డ్ చుట్టూ ఉన్న పర్యావరణం లాక్‌డౌన్ లాగా పనిచేసి, అది ఎప్పటికీ మరింత లోతైన, తక్కువ శక్తి స్థితికి తప్పించుకోకుండా నిరోధించగలదని ఒక కొత్త అధ్యయనం వాదిస్తోంది.
జర్నల్ ఆఫ్ కాస్మోలాజీ అండ్ ఆస్ట్రోపార్టికల్ ఫిజిక్స్‌లో ప్రచురితమైన ఈ పని, రాబ్సన్ క్రిస్టీ, జేవూ జూ, గ్రెగ్ కప్లానెక్, విన్సెంట్ వెన్నిన్ మరియు డేవిడ్ వాండ్స్ నుండి వచ్చింది. సరళీకృత కాస్మోలాజికల్ నమూనాను ఉపయోగించి, విస్తరిస్తున్న విశ్వంలో క్వాంటం ఫీల్డ్ ఏ శూన్యస్థితిలో ముగుస్తుందో ఏది నిర్ణయిస్తుంది అనే మోసపూరితంగా ప్రాథమికమైన ప్రశ్నకు సమాధానం ఇవ్వడానికి బృందం ప్రయత్నించింది.
వారి సమాధానం డీకోహెరెన్స్‌పై ఆధారపడుతుంది — ఒక క్వాంటం వ్యవస్థ తన చుట్టుపక్కల పర్యావరణంతో సంబంధం ద్వారా తన సున్నితమైన దశ సంబంధాలను కోల్పోయే ప్రక్రియ. తక్కువ శక్తి స్థితి వైపు మార్గాన్ని శుభ్రం చేయడం బదులు, డీకోహెరెన్స్ ఆ మార్గాన్ని మూసివేయగలదు, తద్వారా ఫీల్డ్ ఇప్పటికే ఆక్రమించిన శూన్యస్థితిలోనే ప్రభావవంతంగా లాక్ అవుతుంది.
కాస్మోలాజిస్టులు శూన్యం అంటే నిజంగా ఏమి అర్థం చేసుకుంటారు
పోర్ట్స్‌మౌత్ విశ్వవిద్యాలయంలోని ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ కాస్మోలాజీ & గ్రావిటేషన్ ప్రొఫెసర్ డేవిడ్ వాండ్స్, ఈ పదానికి రోజువారీ అర్థాన్ని ముందుగానే నివారించడంలో జాగ్రత్త వహిస్తారు. కాస్మోలాజికల్ శూన్యం అనేది శక్తి పూర్తిగా లేని ప్రాంతం కాదని ఆయన వివరిస్తారు. అది ఒక ఫీల్డ్ తన శక్తి కనిష్ట స్థాయిలో విశ్రాంతి తీసుకునే స్థితి.
ఆ భేదం ముఖ్యం, ఎందుకంటే శక్తి ప్రకృతి దృశ్యాలలో ఒకటి కంటే ఎక్కువ కనిష్ట స్థాయిలు ఉండవచ్చు. నిజమైన శూన్యం అత్యంత తక్కువ కనిష్ట స్థాయిని సూచిస్తుంది — అందుబాటులో ఉన్న అత్యంత లోతైన లోయ. కానీ దానితో పాటు తక్కువ లోతైన గుంతలు, వాటిని తప్పుడు శూన్యాలు అంటారు, ఉండవచ్చు.
వేర్వేరు లోతుల్లో తవ్విన లోయల ప్రకృతి దృశ్యాన్ని ఊహించుకోండి. నిస్సారమైన లోయలో కూర్చున్న వస్తువు, మ్యాప్‌లో మరెక్కడో తక్కువ బిందువు ఉన్నప్పటికీ, అక్కడే నిరవధికంగా చిక్కుకుపోవచ్చు. లోతైన లోయ సూత్రప్రాయంగా చేరుకోలేనిది కాదు; ప్రస్తుత లోయ నుండి బయటకు వెళ్లే మార్గం స్వేచ్ఛగా అందుబాటులో లేదు అనేది విషయం.
ఫీల్డ్‌లు, కణాలు, మరియు వాటి వెనుక యంత్రాంగం
క్వాంటం ఫీల్డ్‌లు ఇక్కడ ప్రధాన వస్తువులు, మరియు అవి విశ్వమంతటా వ్యాపించి ఉంటాయి. వాటి ప్రవర్తనను తరచుగా అయస్కాంత క్షేత్రం వంటి పరిచిత శాస్త్రీయ ఫీల్డ్‌లతో పోలుస్తారు; అది అంతరిక్షంలోని ప్రతి బిందువు వద్ద ఒక విలువను కలిగి ఉంటుంది, దాని బలం ప్రదేశాన్ని బట్టి మారుతుంది. క్వాంటం ఫీల్డ్‌లు ఇదే తర్కాన్ని అనుసరిస్తాయి, కానీ ఒక కీలక భేదంతో: వాటి ఉత్తేజాలు కణాలుగా కనిపిస్తాయి.
అందువల్ల, ఒక ఫీల్డ్ ఎక్కడ స్థిరపడుతుంది అనే ప్రశ్న నైరూప్య లెక్కింపు వ్యాయామం కాదు. అది ఏ రకమైన కణాలు ఉన్నాయి మరియు అవి ఎలా ప్రవర్తిస్తాయి అనే దానిపై నేరుగా ప్రభావం చూపుతుంది.
- నిజమైన శూన్యం అనేది ఒక ఫీల్డ్‌కు అందుబాటులో ఉన్న అత్యంత తక్కువ శక్తి కనిష్ట స్థాయి.
- తప్పుడు శూన్యాలు స్థానిక కనిష్ట స్థాయిలు — ఫీల్డ్‌ను స్థానంలో ఉంచడానికి తగినంత స్థిరంగా ఉంటాయి, కానీ అత్యంత లోతైన ఎంపిక కావు.
- ఒక ఫీల్డ్ సంబంధం కలిగి ఉండే పర్యావరణం, అది ఆ కనిష్ట స్థాయిల మధ్య కదులుతుందా అనేదాన్ని రూపొందించగలదు.
హిగ్స్ ఫీల్డ్ ఈ ప్రశ్నను మూర్తీభవింపజేస్తుంది
శూన్యస్థితి ఎంపిక గురించి ఆలోచించడానికి అత్యంత పరిచిత కారణంగా రచయితలు హిగ్స్ ఫీల్డ్‌ను సూచిస్తారు. హిగ్స్ ఫీల్డ్ తన శూన్యస్థితిలో తీసుకునే విలువ, తెలిసిన ప్రాథమిక కణాలను మరియు నాలుగు ప్రాథమిక బలాలలో మూడింటిని వివరించే ఫ్రేమ్‌వర్క్ అయిన స్టాండర్డ్ మోడల్‌లోని కణాలకు ద్రవ్యరాశిని ఇవ్వడంలో సహాయపడుతుంది. ఇది తక్కువ శక్తుల వద్ద భౌతిక శాస్త్ర నిర్మాణాన్ని నిర్దేశించడంలో కూడా సహాయపడుతుంది.
స్టాండర్డ్ మోడల్ ఆధారంగా రూపొందించిన కొన్ని గణనలు, హిగ్స్ ఫీల్డ్ తనకు అందుబాటులో ఉన్న అత్యంత తక్కువ శక్తి స్థితిని ఆక్రమించకపోవచ్చు అనే అవకాశాన్ని లేవనెత్తుతాయి. బదులుగా, అది తప్పుడు శూన్యంలో ఉండవచ్చు. చాలా పెద్ద ఫీల్డ్ విలువల వద్ద, అదే గణనలు రెండవ మరియు మరింత లోతైన కనిష్ట స్థాయి ఉండవచ్చని సూచిస్తాయి.
కొత్త అధ్యయనం నేరుగా హిగ్స్ ఫీల్డ్ గతి గురించి ఒక ప్రకటన కాదు. ఇది ఒక ఫీల్డ్ ఎక్కడ స్థిరపడుతుందో నిర్ణయించే సాధారణ యంత్రాంగం గురించి విస్తృత పరిశోధన — సంబంధిత భౌతిక శాస్త్రాన్ని వేరుచేయడానికి సరళీకృత నమూనాను ఉపయోగించి.
లాక్‌డౌన్ యంత్రాంగంగా డీకోహెరెన్స్
కేంద్ర ఫలితం క్వాంటం టన్నెలింగ్‌కు సంబంధించినది — ఒక ఫీల్డ్ వాటి మధ్య ఉన్న అడ్డంకిని దాటడానికి తగినంత శక్తి లేకపోయినా ఒక కనిష్ట స్థాయి నుండి మరొకదానికి వెళ్లగల ప్రక్రియ. తప్పుడు శూన్యంలో చిక్కుకున్న ఫీల్డ్ లోతైన స్థితి వైపు వెళ్లడానికి సాధారణంగా అనుమతించేది టన్నెలింగ్.
ఆ టన్నెలింగ్‌ను డీకోహెరెన్స్ అణిచివేయగలదని ఈ అధ్యయనం సూచిస్తుంది. ఒక ఫీల్డ్ తన పర్యావరణంతో చిక్కుకుపోయి క్వాంటం సంగతత్వాన్ని కోల్పోతున్న కొద్దీ, దానిని అడ్డంకి దాటించే పరివర్తనలు తక్కువ సంభావ్యత కలిగి ఉంటాయి. ప్రభావంలో, ఫీల్డ్ తాను చేరుకున్న శూన్యస్థితికే బంధితమవుతుంది.
ఇది శూన్యస్థితి స్థిరత్వం గురించి మనం ఆలోచించే విధానాన్ని పునర్నిర్మిస్తుంది. అస్థిరతను తరచుగా శక్తి ప్రకృతి దృశ్యం యొక్క లక్షణంగానే పరిగణిస్తారు — లోయలు ఎంత లోతుగా ఉన్నాయి మరియు వాటి మధ్య అడ్డంకులు ఎంత ఎత్తుగా ఉన్నాయి. కొత్త విశ్లేషణ ప్రకారం, ఫీల్డ్ ప్రకృతి దృశ్యాన్ని అన్వేషించగలదా అనేది నిర్ణయించగలదు కాబట్టి, ఆ లెక్కింపులో పర్యావరణానికి కూడా స్థానం ఉండాలి.
విస్తరణ సెట్టింగ్‌ను మారుస్తుంది
ఈ అధ్యయనం స్పష్టంగా కాస్మోలాజికల్, అంటే నేపథ్యం స్థిరమైన పెట్టె కాదు, విస్తరిస్తున్న విశ్వం. ఆ పరిస్థితులలో ఒక ఫీల్డ్ యొక్క శూన్యస్థితి గమ్యస్థానాన్ని ఏది నిర్దేశిస్తుందో పరిశోధించడానికి రచయితలు సరళీకృత నమూనాను ఉపయోగించారు, పరిమితి పాలనలలో ప్రవర్తనను పరిశీలించారు — ఫీల్డ్ యొక్క స్వంత కాల ప్రమాణాలకు సాపేక్షంగా సంబంధిత డైనమిక్స్ నెమ్మదిగా మారే అడియాబాటిక్ పరిమితితో సహా.
ఆ సరళీకరణ ఉద్దేశపూర్వకం. విస్తరిస్తున్న విశ్వంలో క్వాంటం ఫీల్డ్‌ల పూర్తి చికిత్స అత్యంత సంక్లిష్టం, మరియు సమస్యను కుదించడం ద్వారా పరిశోధకులు ఫలితాన్ని నియంత్రించే పదార్థాలను వేరుచేయగలరు. రాజీ ఏమిటంటే, ఫలితాలు నిజ విశ్వంలోని ఏదైనా నిర్దిష్ట ఫీల్డ్ కోసం ఖచ్చితమైన అంచనా కాకుండా యంత్రాంగానికి మార్గదర్శకం.
ఫలితం ఎందుకు ముఖ్యం
డీకోహెరెన్స్ నిజంగా టన్నెలింగ్‌ను నిరోధించగలిగితే, ప్రభావాలు బయటకు వ్యాపిస్తాయి. శూన్యస్థితి ఎంపిక ఇకపై ఏ కనిష్ట స్థాయి అత్యంత లోతైనది అనే దానిపై మాత్రమే నిర్ణయించబడదు. ఒకేలాంటి శక్తి ప్రకృతి దృశ్యాలు కలిగిన విశ్వంలోని రెండు ప్రాంతాలు, వాటి ఫీల్డ్‌లు తమ పర్యావరణం నుండి ఎంత బలంగా డీకోహెర్ అయ్యాయి అనే దానిపై ఆధారపడి వేర్వేరు శూన్యస్థితులలో ముగియవచ్చు.
అది విశ్వం మనం గమనించే స్థితిలో ఎలా స్థిరపడింది అనే కాస్మోలాజీ యొక్క విస్తృత కథనానికి, మరియు ఒక ఫీల్డ్ అడుగున విశ్రాంతి తీసుకోవడం బదులు తప్పుడు శూన్యంలో వాలి ఉండే దృశ్యాలను మనం ఎంత సీరియస్‌గా తీసుకోవాలి అనే దానికి ముఖ్యమైనది కావచ్చు. ఇది క్వాంటం సిద్ధాంతం మరియు కాస్మోలాజీ సరిహద్దులో ఉన్న ఒక ప్రశ్నను కూడా సూక్ష్మీకరిస్తుంది: ఒక క్వాంటం వ్యవస్థ ఎప్పుడు అవకాశాల సూపర్‌పొజిషన్‌లా ప్రవర్తించడం ఆపి, ఒకే స్థిరమైన స్థితిలా ప్రవర్తించడం ప్రారంభిస్తుంది?
ఈ అధ్యయనం ఆ ప్రశ్నను మూసివేయదు. కానీ ఇది ఒక మూర్తమైన యంత్రాంగాన్ని — క్వాంటం టన్నెలింగ్‌పై బ్రేక్‌గా పనిచేసే పర్యావరణ డీకోహెరెన్స్ — మరియు పర్యావరణం నిర్లక్ష్యం చేయవలసిన ఇబ్బంది కాకుండా, ఒక ఫీల్డ్ ఏ శూన్యస్థితిని ఇల్లు అని పిలుస్తుందో నిర్ణయించే కారకంగా ఉన్న ఒక ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ను అందిస్తుంది.
ఈ వ్యాసం Phys.org నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.
Originally published on phys.org
