Ultra zimna komora próżniowa przeprowadziła symulację wczesnego wszechświata i przedstawiła kilka interesujących odkryć dotyczących wyglądu środowiska wkrótce po Wielkim Wybuchu.
W szczególności atomy skupione we wzorach podobnych do kosmicznego tła mikrofalowego - uważa się za echo intensywnego wybuchu, który uformował początek wszechświata. Naukowcy zmapowali CMB w stopniowo wyższej rozdzielczości za pomocą kilku teleskopów, ale ten eksperyment jest pierwszym tego rodzaju pokazem, w jaki sposób struktura ewoluowała na początku czasu, jaki rozumiemy.
Teoria Wielkiego Wybuchu (nie mylić z popularnym programem telewizyjnym) ma na celu opisanie ewolucji wszechświata. Podczas gdy wielu ekspertów twierdzi, że pokazuje, jak wszechświat powstał „z niczego”, kosmologiczny model zgodności opisujący teorię nie mówi nic o pochodzeniu wszechświata. Zamiast tego skupia się na zastosowaniu dwóch dużych modeli fizyki (ogólna teoria względności i standardowy model fizyki cząstek). Przeczytaj więcej o Wielkim Wybuchu tutaj.
CMB to, mówiąc prościej, promieniowanie elektromagnetyczne, które wypełnia Wszechświat. Naukowcy uważają, że pokazuje echo czasów, gdy Wszechświat był znacznie mniejszy, cieplejszy i gęstszy oraz wypełniony po brzegi plazmą wodorową. Plazma i otaczające ją promieniowanie stopniowo ochładzały się wraz z powiększaniem się Wszechświata. (Więcej informacji na temat CMB znajduje się tutaj.) Kiedyś blask plazmy był tak gęsty, że Wszechświat był nieprzejrzysty, ale przezroczystość zwiększała się wraz z tworzeniem się stabilnych atomów. Ale resztki są nadal widoczne w zakresie mikrofal.
W nowych badaniach wykorzystano ultrazimne atomy cezu w komorze próżniowej na University of Chicago. Gdy zespół schłodził te atomy do miliardowej części powyżej absolutnego zera (czyli -459,67 stopni Fahrenheita lub -273,15 stopni Celsjusza), struktury, które zobaczyli, wyglądały bardzo podobnie do CMB.
Dzięki wygaszeniu 10 000 atomów w eksperymencie w celu kontrolowania, jak mocno atomy te oddziałują ze sobą, byli w stanie wygenerować zjawisko, które z grubsza mówiąc jest podobne do ruchu fal dźwiękowych w powietrzu.
„W tej bardzo niskiej temperaturze atomy wspólnie się ekscytują” - stwierdził Cheng Chin, badacz fizyki z University of Chicago, który uczestniczył w badaniach. Zjawisko to zostało po raz pierwszy opisane przez rosyjskiego fizyka Andrieja Sacharowa i jest znane jako oscylacje akustyczne Sacharowa.
Dlaczego więc eksperyment jest ważny? Pozwala nam dokładniej śledzić wydarzenia po Wielkim Wybuchu.
CMB to po prostu zamrożony moment czasu i nie ewoluuje, wymagając od badaczy zagłębienia się w laboratorium, aby dowiedzieć się, co się dzieje.
„W naszej symulacji możemy faktycznie monitorować całą ewolucję oscylacji Sacharowa”, powiedział Chen-Lung Hung, który kierował badaniami, uzyskał stopień doktora nauk technicznych. w 2011 roku na University of Chicago, a obecnie jest w California Institute of Technology.
Zarówno Hung, jak i Chin planują więcej pracy z ultrazimnymi atomami. Przyszłe kierunki badań mogą obejmować takie rzeczy, jak działanie czarnych dziur lub powstawanie galaktyk.
Możesz przeczytać opublikowane badania online na NaukaStrona internetowa.
Źródło: University of Chicago
