Es gibt Menschen, die fürchten sich vor dem Vakuumzerfall unseres Universums. Doch die gute Nachricht ist: Es spricht nicht viel für diese Art des Weltuntergangs. Und selbst wenn, könnten wir sowieso nichts dagegen unternehmen.
Franzi erzählt Karl in dieser Ausgabe des AstroGeo Podcasts die Geschichte des ultimativen apokalyptischen Szenarios: dem Vakuumzerfall. Tritt dieser ein, würde sich im Universum mit Lichtgeschwindigkeit eine Blase der Zerstörung ausbreiten und alles zerstören, was ihr in den Weg kommt. Was so schön schaurig klingt und leider nach hochkomplexer Quantenfeldtheorie und einer Menge Teilchenphysik müffelt, ist tatsächlich gar nicht komplett abwegig: Manche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind tatsächlich der Meinung, dass unser Universum nur „metastabil“ sei. Das soll heißen: Es ist zwar nicht sehr wahrscheinlich, dass unser Universum übermorgen ausgelöscht wird, aber irgendwann in einer paar Myriaden Jahren könnte es unweigerlich soweit sein.
Wem jetzt angst und bange wird, für die gibt es eine noch bessere Nachricht: Die Wissenschaft ist sich überhaupt nicht einig, ob es überhaupt irgendwann soweit sein wird. Denn was uns das Szenario des Vakuumzerfalls eigentlich erzählt, ist eine Geschichte darüber, dass wir noch lange nicht verstanden haben, was die Welt im Innersten zusammenhält.
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- WP: Quantenfeldtheorie
- WP: Tunneleffekt
- WP: Higgs-Feld
- WP: Elektroschwache Wechselwirkung
- Wie man die Entfernung von Gravitationswellenquellen messen kann: Measuring cosmic distances with standard sirens (Physics Today)
- YouTube: How Vacuum Decay Would Destroy The Universe (PBS Space Time, englisch)
- WP (engl.): False Vacuum Decay
Quellen
- Buch: Katie Mack – Das Ende von allem*: * astrophysikalisch betrachtet (2021)
- Fachartikel: Is our universe metastable? (1982)
- Fachartikel: Gravitational effects on and of vacuum decay (1980)
- Fachartikel: Black holes as bubble nucleation sites (2014)
- Fachartikel: Fate of the false vacuum: Semiclassical theory (1977)
- Fachartikel: Cosmological Aspects of Higgs Vacuum Metastability (2018)
- Fachartikel: False Vacuum Decay (2022)
Wie genau funktioniert der Higgs-Mechanismus?
Ihr sagt den Vakuumzerfall sieht man nicht kommen, weil er mit Lichtgeschwindigkeit passiert, aber am Sternenhimmel in der Nacht müsste man das Phänomen erkennen können, weil nach und nach die Sterne (Galaxien) die Millionen oder Milliarden von Lichtjahren entfernt sind verschwinden würden und so nach und nach am Sternenhimmel immer weniger Lichter (Sterne, Galaxien) zu sehen wären.
Wenn wir eine 1 Mio LJ entfernte Galaxie verschwinden sehen, dann ist diese bereits vor 1 Mio Jahren verschwunden und wir haben soeben das letzte von dort kommende Photon gesehen, danach keines mehr. Das letzte Photon kam mit Lichtgeschwindigkeit und mit ihm der Vakuumzerfall. Denn dieser ist genauso schnell. Also nein, wir würden es nicht merken.
Frage 1: Sind die Symmetriebrüche, wenn es sie in der Vergangenheit gegeben hat, dasselbe?
Frage 2: Wenn es passiert, kann es auch passieren, dass wir es nie merken, weil es ja Orte im Universum gibt, die sich von uns schneller als das Licht entfernen, d.h. von diesen Orten kann uns dass Licht nicht mehr erreichen, und uns der Vakkumzerfall „dort“ uns nie erreicht.
Kommentar: Wenn 2 korrekt ist, klingt das ein bisschen ähnliche wie die ewige Inflation.
Frage 3: War das Ende der Inflation dann auch ein Vakuumzerfall?
Starker Tobak!
Aber sehr gut und verständlich aufgelöst. 1000 Dank.
An die zukünftigen Hörer dieser Folge: Wenn ihr es bis zum Photon als lokale Anregung des elektromagnetischen Feldes geschafft habt, habt ihr das Schlimmste eigentlich auch schon hinter euch. Danach wird’s wieder besser verständlich, ehrlich – und am Ende sogar entspannend. Lohnt sich.
Sich Sorgen zu machen rentiert sich nur, wenn es etwas gibt, was ich tun kann, um das Unglück abzuwenden. Da sich gegen den Zerfall eines falschen Vakuums aber nichts tun lässt, empfehle auch ich, sich deshalb keine Sorgen zu machen. Spart Energie!
Vakuumzerfall
Das falsche Vakuum hat eine Energie, die weit über der uns zugänglichen in unseren Univrrsum liegt. Wo das nächststabile Energieniveau liegt, wissen wir nicht – das kommt auf die Gestalt der Raumquanten an (wenn man dieses Modell benutzen möchte, das logisch stabil erscheint), auf „Formungsfelder“, die möglicherweise Strukturen „erzwingen“.
Bei Übergang in eine energieärmere Struktur des Raumes (der das Vakuum abbildet) wir damir eine wohldefinierte Energiemenge frei, die dem weiteren Zerfall entgegenwirkt.
Damit entstehen „leerere Blasen“, die durch den Raum treiben, und langsam abbrennen, ähnlich geschaffenen Sternen, nur auf einer andrren Skala. Sicher aber nicht mit Lichtgeschwindigkeit – der Energiedruck des energiereicheren Vakuums arbeitet gegen den Abfabedruck.
Derartige Blasen können bei Zusammenstößen mit schwarzen Löchern auch verkleinert werden – nur die Energieverhältnisse bestimmen das genaue Geschehen. Ihre Aussage von der Verbreitjng mit Lichtgeschwindigkeit ist deshalb an zwei Punkten zu beanstanden, einmal der ewig weitergehende Zerfall und zum anderen dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit (siehe oben, das zugrunde liegende Feld ist nicht elektromagnetischer Genese, dadurch nicht an die Raumgenese gekoppelt).
Des weiteren durchdringt das Raumfeld auch Materie, wird aber lokal in Elementar“teilchen“bereichen möglicherweise mit anderen Krafteinflüssen geringfügig verändert. Dieser Einfluß könnte uns z.B. als Gravitationswirkung erscheinen, falls Wechselwirkungen überhaupt vorhanden sind – da fehlt uns eigentlich jedwede Information (spontane Teilchenentstehung, materialabhängige Lichtgeschwindigkeit und deren Grenze sind nicht erklärt, ebenso Spin-Eigenschaft an sich).
Da wir in meßtechnisch kaum erfaßbare Bereiche „vordringen“, könnten wir an prinzipielle gnoseologische Grenzen stoßen, wären zum Glauben verdammt. Das als Wissenschaft zu verkaufen, ist bedenklich – man sollte diesen Aspekt eingangs erwähnen – wir betreiben Wissenschaft im Bereich des faktisch Unerreichbaren.
Ich muß noch weiterhören, an dieser Stelle mußte ich gleich einhaken (Es ist also gut gemacht!)