Ультрахолодна вакуумна камера провела моделювання раннього Всесвіту і придумала кілька цікавих висновків про те, як виглядало середовище незабаром після Великого вибуху.
Зокрема, атоми, скупчені у візерунках, схожих на космічний мікрохвильовий фон - вважали, що це відлуння інтенсивного сплеску, який формував початок Всесвіту. Вчені склали карту CMB з прогресивно більш високою роздільною здатністю за допомогою декількох телескопів, але цей експеримент є першим у своєму роді, щоб показати, як структура розвивалася на початку часу, як ми її розуміємо.
Теорія великого вибуху (не плутати з популярним телешоу) покликана описати еволюцію Всесвіту. У той час як багато дослідників кажуть, що це показує, як Всесвіт прийшов "з нічого", космологічна модель узгодження, яка описує теорію, нічого не говорить про те, звідки взявся Всесвіт. Натомість вона зосереджується на застосуванні двох великих фізичних моделей (загальної відносності та стандартної моделі фізики частинок). Детальніше про Великий вибух читайте тут.
CMB - простіше сказати, електромагнітне випромінювання, яке заповнює Всесвіт. Вчені вважають, що це демонструє відгомін часу, коли Всесвіт був набагато меншим, гарячішим і щільнішим і наповнений водою плазмою до краю. Плазма та випромінювання, що оточували її, поступово охолоджувались із збільшенням Всесвіту. (Більше інформації про CMB можна знайти тут.) Свого часу світіння від плазми було настільки щільним, що Всесвіт був непрозорим, але прозорість зростала, коли утворювалися стабільні атоми. Але залишки все ще видно в діапазоні мікрохвильових піч.
У новому дослідженні було використано надхолодні атоми цезію у вакуумній камері в університеті Чикаго. Коли команда охолодила ці атоми на мільярд градусів вище абсолютного нуля (що становить -459,67 градуса Фаренгейта, або -273,15 градуса Цельсія), структури, які вони побачили, виявилися дуже схожими на CMB.
Вгамуючи 10 000 атомів в експерименті, щоб контролювати, наскільки сильно атоми взаємодіють один з одним, вони змогли генерувати явище, що дуже грубо кажучи, схоже на те, як звукові хвилі рухаються в повітрі.
"За цієї ультрахолодної температури атоми збуджуються колективно", - заявив Чен Чін, дослідник фізики Чиказького університету, який брав участь у дослідженні. Це явище вперше описав російський фізик Андрій Сахаров, і відоме як акустичні коливання Сахарова.
То чому експеримент важливий? Це дозволяє нам більш уважно відстежувати, що сталося після Великого вибуху.
CMB - це просто застиглий момент часу і не розвивається, і вимагає, щоб дослідники заглиблювалися в лабораторію, щоб з'ясувати, що відбувається.
"За допомогою нашого моделювання ми можемо реально відстежувати всю еволюцію коливань Сахарова", - сказав Чен-Лунг Хунг, який керував дослідженнями, здобув ступінь доктора філософії. в 2011 році в університеті Чикаго, а зараз знаходиться в Каліфорнійському технологічному інституті.
І Хунг, і Чин планують зробити більше роботи з надхолодними атомами. Майбутні напрямки досліджень можуть включати такі речі, як, наприклад, як працюють чорні діри або як утворюються галактики.
Ви можете прочитати опубліковані дослідження в Інтернеті на НаукаВеб-сайт.
Джерело: Університет Чикаго
