Experimentatorii au reprodus un analog al Big Bang în laborator. Pentru a face acest lucru, au folosit o stare cuantică exotică a materiei cunoscută sub numele de condensatul Bose-Einstein (BEC). Realizarea este descrisă într-o lucrare științifică publicată în revista Physical Review X de un grup condus de Gretchen Campbell de la Universitatea Maryland din Statele Unite.
„Vesti. Nauka” (nauka.vesti.ru) a vorbit în detaliu despre natura KBE. Această stare poate fi obținută prin răcirea substanței la temperaturi care diferă prin fracțiuni neglijabile cu un grad de zero absolut (-273 ° C). Este frecvent utilizat pentru a studia fizica cuantică. Cu toate acestea, uneori oamenii de știință folosesc EBE ca model pentru procesele astrofizice globale.
De data aceasta s-au interesat de cea mai timpurie etapă din viața universului, cunoscută drept era inflației. Se crede că atunci în 10-35 de secunde volumul de spațiu a crescut de cel puțin 1030 de ori. Începutul acestui proces este considerat Big Bang în cosmologia modernă.
"Cunoașterea noastră despre această extindere este limitată la ceea ce ne putem da seama observând [spațiul modern], deoarece este înțeles puțin dificil să creăm un univers într-un laborator", a declarat Campbell, citată Space.com. "Unul dintre modelele de laborator potențiale ale Universului este BEC-ul în expansiune, o stare exotică de materie ultracoldă, unde funcțiile de undă ale atomilor se suprapun și atomi se comportă ca unul singur."
Fizicienii au răcit câteva sute de mii de atomi de sodiu-23 până la o temperatură ultra-scăzută, datorită căreia au intrat în starea CBE. Apoi, în mai multe serii de experimente, acest nor s-a extins cu viteză supersonică. De exemplu, într-o milisecundă, volumul său s-a quadruplat. Desigur, acest lucru este departe de rata inflației cosmologice, dar oamenii de știință au motive să creadă că aceste procese sunt similare.
Potrivit cosmologilor, pe măsură ce expansiunea Universului a încetinit, particulele s-au născut din energia câmpului care a generat inflația. În mod similar cu acest proces, pe măsură ce expansiunea norului KBE a încetinit, în el s-au născut diverse structuri, inclusiv vortexuri și unde unice speciale, așa-numitele solitone. În timpul interacțiunii particulelor nou-născuților în Universul tânăr, energia stocată în ele a fost eliberată, ceea ce a dus la încălzirea substanței (temperatura a crescut la valori enorme). Aproximativ același lucru a fost observat în interacțiunea structurilor din BEC.
„Am fost surprins de cât de bine se potriveau calculele noastre teoretice cu ceea ce am văzut în laborator și cât de bine a funcționat”, recunoaște Campbell.
În viitor, autorii intenționează să studieze mai detaliat interacțiunile complexe din norul KBE în căutarea de noi efecte, ale căror analogi cosmologice pot fi găsite ulterior în observații astronomice.
Video promotional:
„Partea cea mai bună este că, datorită acestor rezultate, știm acum să proiectăm experimente viitoare pentru a obține diferitele efecte pe care sperăm să le vedem”, spune Campbell.
