پژوهشگران کیهان اولیه را در آزمایشگاه شبیه سازی کردند - قالب وبلاگ ها

به گزارش قالب وبلاگ ها، تیمی از پژوهشگران دانشگاه هایدلبرگ با استفاده از اتم های پتاسیم سرد، یک شبیه سازی از کیهان اولیه را در آزمایشگاه خود ساخته اند که به خوبی با بعضی نظریه ها سازگار است.

درک آنچه در چند لحظه اول پس از مِه بانگ (Big Bang) رخ داد، به علت نبود شواهد بر جای مانده، سخت است. بنابراین برای اخترفیزیکدانان راهی به جز نظریه های توصیفی از آنچه ممکن است رخ داده باشد، باقی نمی ماند.

دانشمندان برای اعتبار بخشیدن به نظریه های خود، مدل هایی ساخته اند که شرایط توصیف شده از نظر تئوری را نشان می دهند. اکنون در این پژوهش و کوشش تازه، محققان از رویکرد متفاوتی برای ساخت یک مدل فیزیکی در آزمایشگاه خود استفاده نموده اند تا شرایط لحظات پس از مِه بانگ (انفجار بزرگ) را بازسازی نمایند.

بر اساس مقاله منتشر شده در نشریه نیچر (Nature) پژوهشگران دانشگاه هایدلبرگ به پیروز به انجام این شبیه سازی تجربی در آزمایشگاه شده اند. سیلک واینفورتنر (Silke Weinfurtner) با همکاری دانشگاه ناتینگهام هم در همین نشریه دیدگاه خود را درباره این پژوهش منتشر نموده است.

با آغاز بر پایه این تئوری که بیگ بنگ باعث ایجاد دنیا در حال انبساط شد، محققان در پی ایجاد چیزی بودند که به عنوان شبیه ساز میدان کوانتومی توصیف می نمایند. با توجه به اینکه بیشتر نظریه ها نشان می دهند که احتمالا دنیا اولیه بسیار سرد و دمای آن نزدیک به صفر مطلق بوده است، محققان محیطی بسیار سرد را ایجاد کردند. سپس برای نشان دادن دنیای که سعی داشتند شبیه سازی نمایند، اتم های پتاسیم را به آن اضافه کردند.

بدین ترتیب اتم ها درست تا بالای صفر مطلق سرد شدند و سپس با استفاده از لیزر سرعت آن ها کاهش یافت و در نتیجه یک چگالش بوز-انیشتین (نوعی اَبَرسیال) تشکیل شد. سپس محققان از نور یک پروژکتور طراحی شده ویژه برای هُل دادن اتم ها در چیدمان دلخواه استفاده کردند. با استفاده از این تنظیمات، اکسیتون های ابرسیال (نوعی حالت مقید الکترون-حفره)، معروف به فونون (Phonon) در دو جهت منتشر شدند.

در ادامه با دستکاری سرعت انتشار، محققان توانستند انتشار امواج در دنیا اولیه را طبق بیان تئوری، بازسازی نمایند. حالا آن ها پیشنهاد می نمایند که رفتار ابرسیال آن ها تا حدودی شبیه به فیزیک حاکم بر فضا-زمان و روند فراوری ذرات در لحظات درست پس از انفجار بزرگ است.

یکی از نخستین آزمایش هایی که با استفاده از این شبیه سازی انجام شد، شامل تقلید از انبساط کیهان اولیه بود که نشان داد اتم های موجود در ابرسیال، به روش هایی مشابه آنچه به وسیله تئوری برای جفت ذرات پیش بینی شده بود، با یک الگوی موجی حرکت می نمایند.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از شکل گیری ستارگان در کیهان اولیه

Credit: E R Fuller/National Science Foundation

منبع: Phys.Org