آیا واپاشی خلاء، پایانی بر جهان خواهد بود؟ بررسی احتمال نابودی کیهانی

بسیاری از مردم نام واپاشی خلاء (Vacuum Decay) را نشنیده‌اند، اما اگر این اتفاق رخ دهد، بزرگترین فاجعه طبیعی در کل کائنات خواهد بود. مطمئناً یک سیارک می‌تواند یک شهر را نابود کند یا حیات را روی زمین از بین ببرد. یک ابرنواختر می‌تواند لایه ازون را بسوزاند. اگر یک انفجار انرژی از یک سیاه‌چاله چرخان به سیاره ما برخورد کند، می‌تواند کل منظومه شمسی را از هم بپاشد. اما با وجود تمام این اتفاقات ناگوار، باز هم سنگ‌ها، گازها و غبارها باقی می‌مانند. با گذشت زمان، این مواد می‌توانند دوباره به هم بپیوندند و ستارگان و سیارات جدید و شاید حیاتی دوباره شکل بگیرد.

واپاشی خلاء اما متفاوت است. این فاجعه عظیم در اثر تغییری در میدان هیگز (Higgs field)، یک میدان کوانتومی که تمام فضا را فرا گرفته، رخ می‌دهد. این اتفاق به صورت کاملاً تصادفی آغاز شده و حبابی ایجاد می‌کند که تقریباً با سرعت نور منبسط می‌شود و هر آنچه در مسیرش قرار دارد را دگرگون می‌کند. درون این حباب، قوانین فیزیکی که برای ما بدیهی هستند تغییر می‌کنند و وجود ماده (و در نتیجه، حیات) را آن‌طور که می‌شناسیم غیرممکن می‌سازند.

واپاشی خلاء چقدر محتمل است؟

بر اساس بهترین تخمین‌های فعلی فیزیکدانان، واپاشی خلاء بسیار نامحتمل است و احتمال وقوع آن در نزدیکی بخش ما از جهان به حدی ناچیز است که تقریباً غیرقابل تصور است. با این حال، این احتمال صفر نیست و برخی تخمین‌های اخیر نشان می‌دهند که احتمال وقوع آن ممکن است کمی کمتر از آنچه قبلاً تصور می‌کردیم، باشد. اما در نهایت، احتمال وقوع یک حباب کوانتومی آخرالزمانی نباید باعث شود کسی خواب از سرش بپرد.

با این وجود، دانشمندان در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه و چرا این سناریو ممکن است رخ دهد. پاسخ به این سؤالات نه تنها جنبه‌های جذاب دنیای کوانتوم را آشکار می‌کند، بلکه ممکن است پرسش‌ها را زیر و رو کند: به جای اینکه نگران تهدیدی که یک حباب خلاء ایجاد می‌کند باشیم، این واقعیت که جهان این مدت طولانی را بدون وقوع آن سپری کرده است، ممکن است درس‌هایی درباره عمیق‌ترین مسائل حل نشده در فیزیک به ما بیاموزد.

خلاء از دیدگاه فیزیک

کلمه “خلاء” ایده فضای خالی را تداعی می‌کند و این معنا خیلی از مفهوم آن در عبارت “واپاشی خلاء” دور نیست. با این حال، برای فیزیکدانان، خود “خالی” یک مفهوم نسبی است.

تمام اشیایی که ما به آنها عادت کرده‌ایم – هر حیوان، گیاه و ماده معدنی – از اتم‌ها ساخته شده‌اند و این اتم‌ها از امواج در میدان‌های کوانتومی تشکیل شده‌اند. هر میدان مانند یک تنظیم روی یک نوع صفحه کنترل جهانی است. اگر می‌توانستید کلید الکترون را روی صفحه کنترل تکان دهید، می‌دیدید که یک الکترون ظاهر می‌شود. بیشتر این کلیدها یک مقدار پیش‌فرض صفر دارند: برای مثال، احتمال وجود الکترون در بیشتر مکان‌ها کم است. این مقادیر پیش‌فرض چسبناک هستند – برای خارج کردن یک کلید از موقعیت پیش‌فرض خود، تلاش و انرژی لازم است. میزان انرژی مورد نیاز توسط معادله معروف آلبرت اینشتین (Albert Einstein) یعنی E = mc² تعیین می‌شود، که رابطه بین انرژی و جرم را تعریف می‌کند: هر چه جرم یک ذره بیشتر باشد، مقدار پیش‌فرض برای کلید میدان آن چسبنده‌تر است.

شاید فکر کنید که در فضای واقعاً خالی، همه این کلیدها روی صفر تنظیم شده‌اند. این امر برای بیشتر میدان‌های کوانتومی درست است، اما برخی از آنها یک مقدار پیش‌فرض متفاوت دارند. یکی از این موارد، یک میدان کوانتومی است که توسط چندین فیزیکدان در سال 1964 از جمله پیتر هیگز (Peter Higgs)، فیزیکدان بریتانیایی، پیشنهاد شد و بعدها به نام او نامگذاری شد. سعی کنید میدان هیگز را روی صفر تنظیم کنید، خواهید دید که مقاومت می‌کند. جهان “می‌خواهد” مقدار مشخصی از “هیگز بودن” را در خود داشته باشد، یک مقدار پیش‌فرض که به آن مقدار چشمداشتی خلاء (vacuum expectation value) می‌گویند. این مقدار میدان هیگز، به جای صفر، است که در خلاء فضای خالی یافت می‌شود.

هل دادن میدان هیگز از این مقدار پیش‌فرض بسیار دشوار است. دانشمندان سرانجام در سال 2012 این کار را انجام دادند، زمانی که آزمایشی در برخورددهنده هادرونی بزرگ (Large Hadron Collider – LHC) در نزدیکی ژنو، موفق شد کوچک‌ترین و کوتاه‌ترین تغییر ممکن را در میدان هیگز اندازه گیری کند. همانطور که تکان دادن کلید الکترون باعث ایجاد یک الکترون می‌شود، تکان دادن کلید هیگز باعث ایجاد ذره‌ای به نام بوزون هیگز (Higgs boson) می‌شود. این ذرات به سرعت پس از ایجاد شدن ناپدید می‌شوند و کلید هیگز در حالی که کلیدهای دیگر با تغییر آسان‌تر را تکان می‌دهد، به مقدار پیش‌فرض خود بازمی‌گردد و به جای آن ذراتی مانند الکترون‌ها یا فوتون‌ها ایجاد می‌کند. اما دانشمندان LHC توانستند به اندازه کافی بوزون هیگز ایجاد کنند تا به طور قطعی آنها را شناسایی کرده و ثابت کنند که میدان هیگز وجود دارد.

میدان هیگز ویژه است، زیرا جرم تمام ذرات دیگر را کنترل می‌کند. در واقع، این میدان به عنوان یک نوع کلید اصلی عمل می‌کند و تعیین می‌کند که مقادیر پیش‌فرض کلیدهای دیگر چقدر چسبناک هستند. اگر می‌توانستید کلید هیگز را بگیرید و آن را به سمت صفر بکشید، می‌دیدید که تکان دادن همه کلیدهای دیگر بسیار آسان‌تر می‌شود. به عبارت دیگر، یک مقدار هیگز کمتر به این معنی است که برای ساختن یک الکترون یا یک کوارک، انرژی کمتری لازم است.

فیزیکدانان تصور می‌کنند که جابجایی میدان هیگز از مقدار پیش‌فرض خود مانند غلتاندن تخته‌سنگی به بالای تپه است. اگر تخته‌سنگ در پایین یک دره قرار داشته باشد، می‌توانید سعی کنید آن را به سمت بالا هل دهید، اما اگر رها کنید، دوباره به پایین می‌غلتد.

دره‌های میدان هیگز

برای اینکه نظریه هیگز کار کند، میدان هیگز باید یک تنظیم داشته باشد که تغییر آن دشوار باشد، نزدیک به پایین دره استعاری خود. اما این نظریه درباره دنیای خارج از دره، حرف زیادی برای گفتن ندارد.

از دهه 1970، فیزیکدانان حدس می‌زدند که ممکن است دره پایین‌تری در دورتر وجود داشته باشد که مربوط به یک تنظیم بالاتر برای میدان هیگز باشد. اگر چنین تنظیمی وجود داشته باشد، آن تنظیم مقدار پیش‌فرض واقعی خواهد بود و تنظیم فعلی ما صرفاً یک “خلاء کاذب” (false vacuum) خواهد بود – یک مقدار موقت که مقداری نیست که میدان هیگز به طور طبیعی می‌خواهد داشته باشد. در خلاء واقعی، میدان هیگز قوی‌تر خواهد بود، که باعث می‌شود ذرات بنیادی دیگر مانند الکترون‌ها بسیار بسیار سنگین‌تر شده و ایجاد آنها دشوارتر شود و تعادلی را که به اتم‌ها اجازه وجود می‌دهد، بر هم بزند.

رسیدن به این دره دیگر ممکن است تقریباً غیرممکن به نظر برسد. ما باید تخته‌سنگ استعاری خود را از تپه دیگری بالا ببریم تا از قله عبور کند و شروع به غلتیدن به سمت دیگر به دره پایین‌تر کند. اما فیزیک کوانتومی می‌تواند غیرممکن را ممکن کند. از طریق اثری به نام تونل‌زنی کوانتومی (quantum tunneling)، یک میدان می‌تواند به طور تصادفی از یک تنظیم با انرژی بالاتر به یک تنظیم با انرژی پایین‌تر بپرد، حتی اگر انرژی لازم برای بالا رفتن از تپه بین آنها را نداشته باشد. انگار به جای عبور از روی تپه، از داخل آن تونل زده است. اگر این اتفاق برای میدان هیگز رخ دهد، به خلاء کاذب ما پایان داده و باعث ظهور خلاء واقعی می‌شود.

فیزیکدانان کاملاً مطمئن نیستند که اگر این تغییر، که واپاشی خلاء نامیده می‌شود، رخ دهد، چه اتفاقی خواهد افتاد. تخمین‌ها نشان می‌دهند که این تغییر در یک منطقه کوچک شروع می‌شود و حبابی را تشکیل می‌دهد که در آن میدان هیگز در تنظیم بالاتر خود قرار دارد و تمام ذرات دیگر جرم بسیار بیشتری دارند. اگر حباب نسبتاً کوچک باشد، به دلیل نیرویی شبیه به کشش سطحی یک قطره آب، از بین می‌رود. اما اگر حباب به اندازه کافی بزرگ باشد، تفاوت بسیار زیاد انرژی بین داخل و خارج حباب باعث رشد آن می‌شود. در فضای خالی، این حباب با سرعت نور منبسط می‌شود و تنظیم میدان هیگز را در سراسر کیهان تغییر می‌دهد. متیو دی. شوارتز (Matthew D. Schwartz)، استاد فیزیک در دانشگاه هاروارد می‌گوید: “تا قبل از کشف بوزون هیگز، همه چیز بسیار نظری بود.” پیش از آن، هیچ کس جرم این ذره را نمی‌دانست.

در نتیجه، فیزیکدانان مطمئن نبودند که آیا واپاشی خلاء اصلاً ممکن است یا خیر. آنها فرمولی برای تخمین احتمال وقوع آن داشتند، اما این فرمول به میزان دشواری تغییر هیگز از تنظیم پیش‌فرض فعلی خود بستگی داشت، که ناشناخته بود. این فرمول می‌گفت که اگر کلید بسیار چسبناک باشد، خلاء ما مقدار پیش‌فرض صحیح خواهد بود، نه یک خلاء کاذب و هرگز واپاشی نخواهد کرد. اگر تغییر آن آسان باشد، احتمال واپاشی بسیار بیشتر خواهد بود. هنگامی که تیم‌های LHC کشف ذره هیگز را اعلام کردند، ما سرانجام یک اندازه‌گیری روشن از میزان دشواری تغییر میدان هیگز به دست آوردیم. برای اولین بار امکان محاسبه احتمال وقوع واپاشی خلاء فراهم شد.

نتیجه، اطمینان‌بخش بود. در سال 2017، تیمی از جمله شوارتز، احتمال رسیدن یک حباب واپاشی خلاء به ما تا به امروز را تنها یک در 10⁶⁰⁶ محاسبه کردند، که یک احتمال پوچ و پایین است. تصور کنید هر اتم را از تمام ستارگان آسمان بردارید، به هر کدام یک جهان ستاره‌ای اختصاص دهید و سپس این کار را پنج بار دیگر تکرار کنید. حالا تصور کنید کسی یک اتم را به صورت تصادفی از کل نهایی انتخاب می‌کند و از شما خواسته می‌شود که حدس بزنید کدام اتم است. احتمال اینکه شما آن اتم خاص را از میان آن جهان‌های جهان‌ها انتخاب کنید، بیشتر از تجربه واپاشی خلاء است.

با این حال، در این محاسبه مقداری عدم قطعیت وجود دارد و فیزیکدانان به روز رسانی تخمین‌های خود با داده‌های جدید ادامه می‌دهند. فرمول مورد استفاده برای محاسبه احتمال واپاشی خلاء نه تنها به میزان دشواری تغییر میدان هیگز بستگی دارد، بلکه به جرم سایر ذرات بنیادی و همچنین قدرت نیروهای وارد بر آن ذرات نیز وابسته است. یک محاسبه در سال 2024 بر اساس اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر، احتمال را حتی بیشتر کاهش داد و به حدود یک در 10⁸⁶⁸ رساند.

سیاه‌چاله‌ها؛ کاتالیزور واپاشی خلاء؟

این احتمال وجود دارد که عوامل دیگری نیز بر احتمال واپاشی خلاء تأثیر بگذارند. برای درک دلیل آن، به انداختن یک قاشق چایخوری نمک در یک قابلمه آب درست قبل از جوشیدن فکر کنید. هنگامی که نمک به آب برخورد می‌کند، چند حباب کوچکی که ممکن بود در حال شکل‌گیری باشند، به یکباره تکثیر شده و تبدیل به انبوهی از حباب می‌شوند. اگر آب قبل از آن نمی‌جوشید، حالا می‌جوشد. فیزیکدانان می‌گویند که نمک باعث “هسته‌زایی” (nucleates) حباب‌ها می‌شود. هر دانه نمک می‌تواند به عنوان یک هسته کوچک تغییر عمل کند. سطح ناهموار دانه‌های نمک، تشکیل حباب‌ها را آسان‌تر می‌کند. به زودی آن حباب‌ها پخش می‌شوند تا کل قابلمه به جوش آید.

به نظر می‌رسد که آنچه برای حباب‌های بخار کار می‌کند، برای حباب‌های خلاء نیز کارساز است. اما شما به نمک فانتزی‌تری نیاز دارید. به طور خاص، شما به سیاه‌چاله‌ها نیاز دارید.

در سال 2015، سه فیزیکدان در انگلستان – روث گرگوری (Ruth Gregory) و فیلیپ بوردا (Philipp Burda)، هر دو از دانشگاه دورام، و ایان ماس (Ian Moss) از دانشگاه نیوکاسل – محاسبه کردند که چه چیزی مورد نیاز است. (دیگران قبلاً حدس زده بودند که سیاه‌چاله‌ها ممکن است باعث واپاشی خلاء شوند، اما با داده‌های به دست آمده از LHC، سرانجام امکان اجرای محاسبات فراهم شد.) تیم بریتانیایی دریافت که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند با هسته‌زایی حباب‌ها به همان روشی که نمک در آب جوش این کار را انجام می‌دهد، احتمال وقوع واپاشی خلاء را به طور چشمگیری افزایش دهند. اما برای اینکه سیاه‌چاله‌ها تأثیر بگذارند، باید بسیار ریز باشند.

بیشتر سیاه‌چاله‌هایی که ستاره‌شناسان در جهان می‌بینند، ستارگان مرده هستند. هنگامی که بزرگترین ستارگان به پایان عمر خود می‌رسند، در ابرنواخترها منفجر می‌شوند و سیاه‌چاله‌ها را ایجاد می‌کنند. یک سیاه‌چاله اگر به حال خود رها شود، شروع به کوچک شدن می‌کند. استیون هاوکینگ (Stephen Hawking) دریافت که سیاه‌چاله‌ها با گذشت زمان کوچک می‌شوند و ذراتی به نام تابش هاوکینگ (Hawking radiation) آزاد می‌کنند. این تابش به این دلیل رخ می‌دهد که انحنای شدید فضا و زمان در اطراف یک سیاه‌چاله، نحوه ارتعاش میدان‌های کوانتومی را تغییر می‌دهد و یک تکان لحظه‌ای یک کلید را به یک ذره طولانی‌مدت تبدیل می‌کند. تبخیر سیاه‌چاله برای سیاه‌چاله‌های بزرگ و با انحنای ملایم، بسیار آهسته است و بسیار بیشتر از عمر جهان طول می‌کشد. با کوچک‌تر شدن یک سیاه‌چاله، انحنای آن تیزتر می‌شود و باعث می‌شود که ذرات بیشتر و بیشتری تولید کند و سریع‌تر و سریع‌تر تبخیر شود. کوچک‌ترین سیاه‌چاله‌ها در یک چشم به هم زدن تبخیر می‌شوند.

گرگوری و همکارانش دریافتند که هر چه انحنای فضا-زمان در اطراف یک سیاه‌چاله بیشتر باشد، تأثیر آن بر واپاشی خلاء نیز به همان دلیل بیشتر است: فضا-زمان با انحنای شدید، تغییر میدان‌های کوانتومی، از جمله میدان هیگز را آسان‌تر می‌کند. سیاه‌چاله‌هایی که از ستارگان ساخته شده‌اند، بسیار بزرگ هستند و فضا-زمان اطراف آنها برای اینکه واپاشی خلاء را به طور محسوسی محتمل‌تر کنند، خیلی ملایم است. سیاه‌چاله‌های بسیار کوچک نیز اهمیتی نخواهند داشت، زیرا قبل از اینکه فرصتی برای ایجاد مشکل داشته باشند، تبخیر می‌شوند. اما سیاه‌چاله‌هایی که جایی در این بین هستند، با جرم حدود یک اونس یا بیشتر، می‌توانند حباب‌ها را به هم بزنند.

ساختن یک سیاه‌چاله به این کوچکی، مستلزم فشردن یک اونس ماده در فضایی بسیار کوچکتر از یک پروتون است، کاری که در حال حاضر نه از نظر فناوری و نه از نظر اخترفیزیکی امکان‌پذیر نیست. اما در نزدیکی زمان انفجار بزرگ (big bang)، ممکن بود سیاه‌چاله‌ها قبل از وجود ستارگان، به عنوان ماده بسیار داغ و متراکم که موج برداشته و خنک شده است، شکل گرفته باشند. این سیاه‌چاله‌های بدوی (primordial black holes) می‌توانستند اندازه مناسبی برای هسته‌زایی حباب‌های واپاشی خلاء داشته باشند، یا ممکن بود بعداً به اندازه مناسبی کوچک شده باشند. ستاره‌شناسان به دنبال شواهدی از سیاه‌چاله‌های بدوی کوچک بوده‌اند، زیرا آنها همچنین می‌توانند پدیده مرموز ماده تاریک (dark matter) را توضیح دهند. تاکنون هیچ شواهدی برای وجود آنها یافت نشده است.

در سال 2019، گرگوری با دو فیزیکدان مستقر در ایالات متحده، دی-چانگ دای (De-Chang Dai) از دانشگاه کیس وسترن رزرو و دژان استویکوویچ (Dejan Stojkovic) از دانشگاه ایالتی نیویورک در بوفالو، همکاری کرد. آنها با هم محاسبه کردند که برای نابودی جهان به چند سیاه‌چاله کوچک نیاز است. این موضوع استویکوویچ را مجذوب خود کرد. او می‌گوید: “من از حدس زدن بدون محاسبات متنفرم، اما وقتی محاسبات را انجام می‌دهید، هر چقدر هم که دیوانه‌وار به نظر برسد، باید با آن روبرو شوید.” “شما باید شروع به جدی گرفتن آن کنید. اگر حبابی در نزدیکی زمین وجود داشته باشد چه؟ و حباب با سرعت نور حرکت می‌کند، بنابراین بهتر است این را خیلی سریع محاسبه کنیم!”

یک بار که استویکوویچ یافته‌های تیم در مورد واپاشی خلاء را در جلسه‌ای در فلوریدا ارائه می‌کرد، یک فرد بدخلق در میان حضار پرسید که چرا باید به این موضوع اهمیت دهد. اگر حباب‌های خلاء با سرعت نور منبسط می‌شوند، قبل از اینکه متوجه شویم در حال آمدن است، به ما برخورد می‌کنند. در این صورت، دانستن در مورد آن چه فایده‌ای دارد؟

این سؤال استویکوویچ را بر آن داشت تا عمیق‌تر به این موضوع بپردازد. او با همکاری دوباره با دای و همچنین جورجه مینیچ (Djordje Minic) از ویرجینیا تک، دریافت که اگرچه یک حباب خلاء با سرعت نور در فضای خالی حرکت می‌کند، اما هنگام برخورد با اجسام سنگین مانند ستارگان و سیارات، سرعت آن کاهش می‌یابد. در همین سال، استویکوویچ، دای و یکی از دانشجویان استویکوویچ به نام آمارتیه سنگوپتا (Amartya Sengupta) یک مقاله پیش از انتشار با عنوان “نشانه‌های روز قیامت” منتشر کردند که در آن توضیح می‌دهند که اگر چنین حبابی در نزدیکی ما باشد، ستاره‌شناسان چه چیزی ممکن است ببینند: انفجاری از نور با طیف خاص. اگر چنین سیگنالی را ببینیم چه؟ استویکوویچ می‌گوید: “در این صورت شما باید تصمیم بگیرید که چه کار کنید.” “نمی‌دانم – فقط به ساحل بروید؟”

بقا در برابر واپاشی خلاء

گزینه تخیلی‌تری توسط آشوک سن (Ashoke Sen)، فیزیکدان مرکز بین‌المللی علوم نظری در بنگلور، بررسی شد. در سال 2015، سن مقاله‌ای منتشر کرد که در آن پیشنهاد می‌کرد که بشریت می‌تواند با سوار شدن بر انبساط خود فضا از واپاشی خلاء جان سالم به در ببرد. فضا-زمان همیشه در حال انبساط است و به نظر می‌رسد که این انبساط به دلیل پدیده‌ای مرموز به نام انرژی تاریک (dark energy) سرعت می‌گیرد. با جدا شدن سریع‌تر و سریع‌تر فضا، مکان‌های دوردست با سرعتی بیشتر از سرعت نور از هم جدا می‌شوند. سن پیشنهاد کرد که اگر بشریت بتواند به اندازه کافی در میان ستارگان در زمان زودهنگام کیهانی گسترش یابد، این امر تضمین می‌کند که حداقل برخی از مردم از مرگ ناشی از واپاشی خلاء فرار خواهند کرد. جهان در حال انبساط، آنها را سریع‌تر از هر حباب مصیبت‌بار مبتنی بر هیگز دور می‌کند. این مقاله در روز دروغ آوریل به صورت آنلاین منتشر شد، اما سن بعداً در همان سال این ایده را بیشتر پیگیری کرد، که نشان می‌دهد او آن را حداقل تا حدودی جدی می‌گیرد.

رازهای حل نشده واپاشی خلاء

هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که فیزیکدانان در مورد واپاشی خلاء نمی‌دانند. اندازه‌گیری‌های بهتر از برخورددهنده‌های ذرات می‌تواند محاسبات را به طور چشمگیری تغییر دهد، همانطور که یافتن شواهدی از سیاه‌چاله‌های کوچک می‌تواند این کار را انجام دهد. اما یک راز بزرگتر نیز وجود دارد، رازی که احتمالاً به این زودی‌ها قادر به حل آن نخواهیم بود.

هنگامی که فیزیکدانان احتمال واپاشی خلاء را محاسبه می‌کنند، از نظریه‌ای به نام مدل استاندارد فیزیک ذرات (Standard Model of particle physics) استفاده می‌کنند. مدل استاندارد شامل هر ذره شناخته شده است و نتایج آزمایش‌ها را با دقت قابل توجهی توصیف می‌کند. اما می‌دانیم که این مدل ناقص است. این مدل زمانی از کار می‌افتد که فیزیکدانان سعی می‌کنند از آن برای توصیف ذرات با انرژی بسیار بالایی به نام انرژی پلانک (Planck energy) استفاده کنند. اگر می‌توانستیم دو پروتون را با این انرژی به هم برخورد دهیم، که تقریباً برابر با انرژی موجود در یک باک پر بنزین برای یک خودروی معمولی است، نمی‌توانستیم پیش‌بینی کنیم که چه اتفاقی خواهد افتاد: مدل استاندارد به ما اطلاعات بی‌معنی می‌دهد.

برای رفع این مشکل، باید چیز جدیدی به مدل استاندارد اضافه شود. فیزیکدانان انتظار دارند که میدان‌های جدیدی وجود داشته باشند: تنظیمات جدیدی برای جهان که متوجه آنها نشده‌ایم، زیرا تغییر آنها به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد. این میدان‌ها مربوط به ذرات بسیار سنگینی خواهند بود که هنوز کشف نکرده‌ایم. اما اگر این میدان‌های جدید بر هیگز تأثیر بگذارند، همه شرط‌بندی‌ها منتفی است. وجود چنین میدان‌ها و ذرات جدیدی ممکن است شانس وقوع واپاشی خلاء را تغییر دهد و حتی ممکن است به این معنی باشد که هیچ دره دومی برای هیگز وجود ندارد.

در این مرحله ممکن است فکر کنید که ما عملاً هیچ چیز در مورد واپاشی خلاء نمی‌دانیم. اما ما یک مدرک کلیدی داریم که چیزهای زیادی به ما می‌گوید: ما زنده‌ایم. این واقعیت ساده که واپاشی خلاء هنوز رخ نداده است – اینکه به جهان اجازه داده شده است که به مدت 13.7 میلیارد سال بدون اینکه یک حباب نابودکننده از آن عبور کند، به حیات خود ادامه دهد – محدودیت‌هایی را برای میزان احتمال وقوع واپاشی خلاء ایجاد می‌کند.

فرض کنید فیزیکدانان بر اساس مدل استاندارد، محاسبه کرده‌اند که 90 درصد احتمال دارد که یک حباب خلاء تا به امروز ما را پیدا کرده باشد. این ممکن است ترسناک به نظر برسد، اما یک دقیقه فکر کنید. اساساً همین شانس‌ها برای گذشته نیز اعمال می‌شد. برای مثال، هزار سال پیش، ما از قبل 89.999999 درصد شانس داشتیم که یک حباب خلاء به ما برخورد کند (در آن زمان، شانس کمی کمتر بود، زیرا جهان کمی جوان‌تر بود، به این معنی که یک حباب زمان کمتری برای رسیدن به ما داشت). واضح است که ما نابود نشده‌ایم، بنابراین آن محاسبه 90 درصدی نمی‌تواند تمام ماجرا باشد. شوارتز می‌گوید: “جهان ناپایدار خواهد بود و این به این معنی است که باید فیزیک جدیدی برای تثبیت آن وجود داشته باشد. در غیر این صورت ما اینجا نخواهیم بود.”

وجود ما می‌تواند چیزهایی درباره قوانین فیزیک به ما بیاموزد که فراتر از آنچه می‌توانیم آزمایش کنیم، هستند. اگر فیزیکدانان احتمال بالایی برای واپاشی خلاء محاسبه کنند و با این وجود، واپاشی خلاء هنوز رخ نداده باشد، این امر تقریباً تضمین می‌کند که در دره دوم دورافتاده میدان هیگز، مجموعه‌ای از میدان‌های کوانتومی جدید وجود دارد که مدل استاندارد آنها را در نظر نمی‌گیرد. ما نمی‌توانیم آن میدان‌ها را اکنون اندازه گیری کنیم و به این زودی‌ها نیز قادر به این کار نخواهیم بود. اما شاید در یک آینده آرمانی در میان ستارگان بتوانیم این کار را انجام دهیم. و محاسباتی که اکنون انجام می‌دهیم، می‌تواند به نوادگان ما بگوید که کجا را جستجو کنند.

منبع