Ученые построили в лаборатории аналог ранней вселенной
Группа исследователей из Гейдельбергского университета создала в своей лаборатории аналог ранней Вселенной, используя охлажденные атомы калия. В статье, опубликованной в журнале Nature, ученые описывают свой симулятор и то, как его можно использовать.
Понять, что произошло в первые несколько мгновений после Большого взрыва, сложно из-за отсутствия оставленных доказательств. Это не оставляет астрофизикам ничего, кроме теории, для описания того, что могло произойти.
Чтобы подтвердить свои теории, ученые построили модели, которые теоретически отражают описываемые условия. В своей работе исследователи использовали новый подход к созданию физической модели в лаборатории для моделирования условий сразу после Большого взрыва.
Начав с теории о том, что Большой взрыв породил расширяющуюся Вселенную, исследователи стремились создать то, что они называют «симулятором квантового поля».
Поскольку большинство теорий предполагают, что ранняя Вселенная была очень холодной, близкой к абсолютному нулю, исследователи создали очень холодную среду. Затем они добавили атомы калия, чтобы представить вселенную, которую пытались смоделировать.
Атомы были охлаждены чуть выше температуры абсолютного нуля и замедлены с помощью лазеров, что привело к образованию конденсата Бозе-Эйнштейна — типа сверхтекучей жидкости.
Затем ученые использовали свет от специально разработанного проектора, чтобы подтолкнуть атомы к желаемому расположению. В этой установке сверхтекучие экситоны, известные как фононы, распространяются в двух направлениях.
Управляя скоростью распространения, исследователи смогли имитировать теоретическое распространение волн в ранней Вселенной.
Они предполагают, что поведение их сверхтекучей жидкости было чем-то похоже на физику, которая управляла пространством-временем и образованием частиц во время сразу после Большого взрыва.
Один из первых экспериментов, проведенных с использованием симулятора, включал в себя имитацию расширения ранней Вселенной — атомы в сверхтекучей жидкости двигались волнообразно, подобно тому, как было предсказано теорией при создании пар частиц.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.