Ультрахолодная вакуумная камера провела симуляцию ранней Вселенной и сделала несколько интересных выводов о том, как выглядит окружающая среда вскоре после Большого взрыва.
В частности, атомы сгруппировались по образцу, подобному космическому микроволновому фону, - который, как полагают, был эхом интенсивного взрыва, который сформировал начало вселенной. Ученые нанесли на карту CMB с постепенно увеличивающимся разрешением, используя несколько телескопов, но этот эксперимент является первым в своем роде, чтобы показать, как структура развивалась в начале времени, как мы ее понимаем.
Теория Большого взрыва (не путать с популярным телевизионным шоу) предназначена для описания эволюции Вселенной. Хотя многие ученые утверждают, что это показывает, как Вселенная возникла «из ничего», космологическая модель согласования, которая описывает теорию, ничего не говорит о том, откуда взялась Вселенная. Вместо этого он фокусируется на применении двух больших физических моделей (общая теория относительности и стандартная модель физики элементарных частиц). Узнайте больше о Большом взрыве здесь.
CMB, проще говоря, электромагнитное излучение, которое наполняет Вселенную. Ученые считают, что это отражает эхо того времени, когда Вселенная была намного меньше, горячее и плотнее, и наполнилась до краев водородной плазмой. Плазма и окружающая ее радиация постепенно охлаждались по мере того, как Вселенная становилась больше. (Больше информации о CMB здесь.) Когда-то свечение от плазмы было настолько плотным, что Вселенная была непрозрачной, но прозрачность увеличивалась по мере образования стабильных атомов. Но остатки все еще видны в микроволновом диапазоне.
Новое исследование использовало ультрахолодные атомы цезия в вакуумной камере в университете Чикаго. Когда команда охладила эти атомы до миллиардной доли градуса выше абсолютного нуля (что составляет -459,67 градусов по Фаренгейту или -273,15 градусов по Цельсию), структуры, которые они видели, выглядели очень похожими на CMB.
Погасив 10000 атомов в эксперименте, чтобы контролировать, насколько сильно атомы взаимодействуют друг с другом, они смогли создать явление, очень грубо говоря, похожее на то, как звуковые волны движутся в воздухе.
«При такой ультрахолодной температуре атомы коллективно возбуждаются», - заявил Чен Чин, исследователь физики из Чикагского университета, который принимал участие в исследовании. Этот феномен был впервые описан российским физиком Андреем Сахаровым и известен как акустические колебания Сахарова.
Так почему эксперимент важен? Это позволяет нам более внимательно отслеживать, что произошло после Большого взрыва.
CMB - просто замороженный момент времени, и он не развивается, требуя от исследователей углубиться в лабораторию, чтобы выяснить, что происходит.
«В нашем моделировании мы можем реально отслеживать всю эволюцию колебаний Сахарова», - сказал Чен-Лунг Хунг, который руководил исследованием, получил докторскую степень. в 2011 году в Чикагском университете, а сейчас в Калифорнийском технологическом институте.
Хунг и Чин планируют больше работать с ультрахолодными атомами. Будущие направления исследований могут включать такие вещи, как, как работают черные дыры, или как образовались галактики.
Вы можете прочитать опубликованное исследование онлайн на НаукаСайт.
Источник: Чикагский университет
