Experimentörer har återgivit en analog Big Bang i laboratoriet. För att göra detta använde de ett exotiskt kvanttillstånd av materia känt som Bose-Einstein kondensat (BEC). Prestationen beskrivs i en vetenskaplig artikel som publicerades i tidskriften Physical Review X av en grupp ledd av Gretchen Campbell vid University of Maryland i USA.
"Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) talade i detalj om KBE: s natur. Detta tillstånd kan erhållas genom att kyla ämnet till temperaturer som skiljer sig från försumbara fraktioner av en grad från absolut noll (-273 ° C). Det används ofta för att studera kvantfysik. Men ibland använder forskare EBE som modell för globala astrofysiska processer.
Den här gången var de intresserade av det tidigaste stadiet i universumets liv, känd som inflationstiden. Det antas att rymdvolymen på 10-35 sekunder ökade minst 1030 gånger. Början av denna process anses Big Bang i modern kosmologi.
"Vår kunskap om denna expansion är begränsad till vad vi kan räkna ut genom att observera [modernt rymd], eftersom det förståeligtvis är lite svårt att skapa ett universum i ett laboratorium," citerade Campbell Space.com som sagt. "En av de potentiella laboratoriemodellerna i universum är den expanderande KBE, ett exotiskt tillstånd av ultraljudsmaterial, där vågfunktionerna hos atomer överlappar varandra och atomer beter sig som en."
Fysiker har kylt flera hundra tusen natrium-23 atomer till en extremt låg temperatur, på grund av vilken de gick in i staten BEC. Sedan expanderade detta moln i flera experimentserier med supersonisk hastighet. På bara ett millisekund fyrdubblades volymen. Detta är naturligtvis långt ifrån graden av kosmologisk inflation, men forskare har anledning att tro att dessa processer är likartade.
Enligt kosmologer föddes partiklar när fältets energi som genererade inflation, när universumets utvidgning avtog. På samma sätt som denna process, när utbyggnaden av KBE-molnet avtog, föddes olika strukturer i den, inklusive virvlar och speciella enstaka vågor, de så kallade solitonerna. Under samspelet mellan nyfödda partiklar i det unga universum frigjordes den lagrade energin i dem, vilket ledde till att värmeämnet upphettades (temperaturen steg till enorma värden). Ungefär samma observerades i interaktionen mellan strukturer i BEC.
"Jag blev faktiskt förvånad över hur bra våra teoretiska beräkningar matchade vad vi såg i labbet och hur bra det fungerade," medger Campbell.
I framtiden planerar författarna att studera mer detaljerade de komplexa interaktionerna i KBE-molnet på jakt efter nya effekter, vars kosmologiska analoger senare kan hittas i astronomiska observationer.
Kampanjvideo:
"Det bästa är att tack vare dessa resultat vet vi nu hur vi utformar framtida experiment för att få de olika effekterna som vi hoppas se", säger Campbell.
