Experimenten hebben in het laboratorium een analoog van de oerknal gereproduceerd. Om dit te doen, gebruikten ze een exotische kwantumtoestand van materie die bekend staat als het Bose-Einstein-condensaat (BEC). De prestatie wordt beschreven in een wetenschappelijk artikel dat is gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review X door een groep onder leiding van Gretchen Campbell aan de Universiteit van Maryland in de Verenigde Staten.
"Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) sprak in detail over de aard van KBE. Deze toestand kan worden verkregen door de stof af te koelen tot temperaturen die verwaarloosbaar een graad verschillen van het absolute nulpunt (-273 ° C). Het wordt vaak gebruikt om kwantumfysica te bestuderen. Soms gebruiken wetenschappers EBE echter als een model voor wereldwijde astrofysische processen.
Deze keer waren ze geïnteresseerd in de vroegste fase in het leven van het universum, bekend als het tijdperk van inflatie. Aangenomen wordt dat dan in 10-35 seconden het volume van de ruimte minstens 1030 keer toenam. Het begin van dit proces wordt in de moderne kosmologie beschouwd als de oerknal.
"Onze kennis van deze uitbreiding is beperkt tot wat we kunnen ontdekken door [de moderne ruimte] te observeren, aangezien het begrijpelijkerwijs een beetje moeilijk is om een universum in een laboratorium te creëren", citeerde Campbell Space.com. "Een van de mogelijke laboratoriummodellen van het heelal is de zich uitbreidende KBE, een exotische staat van ultrakoude materie, waar de golffuncties van atomen elkaar overlappen en atomen zich als één geheel gedragen."
Natuurkundigen hebben enkele honderdduizenden natrium-23-atomen afgekoeld tot een ultralage temperatuur, waardoor ze in de toestand van BEC terechtkwamen. Vervolgens, in verschillende series experimenten, breidde deze wolk zich uit met supersonische snelheid. In slechts een milliseconde verviervoudigde het volume bijvoorbeeld. Dit is natuurlijk verre van het tempo van kosmologische inflatie, maar wetenschappers hebben redenen om aan te nemen dat deze processen vergelijkbaar zijn.
Volgens kosmologen, toen de expansie van het heelal vertraagde, werden deeltjes geboren uit de energie van het veld dat inflatie veroorzaakte. Net als bij dit proces, toen de uitbreiding van de KBE-wolk vertraagde, werden er verschillende structuren in geboren, waaronder wervelingen en speciale enkele golven, de zogenaamde solitonen. Tijdens de interactie van pasgeboren deeltjes in het jonge heelal kwam de daarin opgeslagen energie vrij, wat leidde tot verhitting van de stof (de temperatuur steeg tot enorme waarden). Ongeveer hetzelfde werd waargenomen in de interactie van structuren in het BEC.
"Ik was eigenlijk verbaasd over hoe goed onze theoretische berekeningen overeenkwamen met wat we in het laboratorium zagen en hoe goed het werkte", geeft Campbell toe.
In de toekomst zijn de auteurs van plan om de complexe interacties in de KBE-wolk in meer detail te bestuderen op zoek naar nieuwe effecten, waarvan de kosmologische analogen later in astronomische waarnemingen kunnen worden gevonden.
Promotie video:
"Het beste is dat we dankzij deze resultaten nu weten hoe we toekomstige experimenten moeten ontwerpen om de verschillende effecten te krijgen die we hopen te zien", zegt Campbell.
