Īpaši aukstā vakuuma kamerā tika veikta agrīnā Visuma simulācija un nāca klajā ar dažiem interesantiem atradumiem par to, kā vide izskatījās neilgi pēc Lielā sprādziena.
Konkrēti, atomi bija sagrupēti modeļos, kas līdzīgi kosmiskās mikroviļņu fonam - domājams, ka tas ir intensīvas pārrāvuma atbalss, kas veidoja Visuma sākumu. Zinātnieki ir ieskicējuši CMB pakāpeniski augstākā izšķirtspējā, izmantojot vairākus teleskopus, taču šis eksperiments ir pirmais šāda veida eksperiments, kas parādīja, kā struktūra attīstījās laika sākumā, kā mēs to saprotam.
Lielā sprādziena teorija (nejaukt ar populāro televīzijas šovu) ir paredzēta, lai aprakstītu Visuma evolūciju. Kaut arī daudzi domubiedri saka, ka tas parāda, kā Visums radās “no nekā”, saskaņotības kosmoloģiskais modelis, kas apraksta teoriju, neko nesaka par to, no kurienes radies Visums. Tā vietā tā koncentrējas uz divu lielu fizikas modeļu (vispārējās relativitātes un daļiņu fizikas standarta modeļa) piemērošanu. Vairāk par Lielo sprādzienu lasiet šeit.
CMB, vienkāršāk izsakoties, ir elektromagnētiskais starojums, kas piepilda Visumu. Zinātnieki uzskata, ka tas parāda atbalsi laikā, kad Visums bija daudz mazāks, karstāks un blīvāks un piepildīts līdz malām ar ūdeņraža plazmu. Plazma un ap to esošais starojums pakāpeniski atdzisa, jo Visums kļuva lielāks. (Plašāka informācija par CMB ir šeit.) Vienā reizē mirdzums no plazmas bija tik blīvs, ka Visums bija necaurspīdīgs, bet caurspīdīgums palielinājās, veidojoties stabiliem atomiem. Bet pārpalikumi joprojām ir redzami mikroviļņu diapazonā.
Jaunajā pētījumā tika izmantoti ultracold cēzija atomi vakuuma kamerā Čikāgas universitātē. Kad komanda atdzesēja šos atomus līdz miljarddaļai pakāpes virs absolūtās nulles (kas ir -459,67 grādi pēc Fārenheita vai -273,15 grādi pēc Celsija), viņu redzētās struktūras parādījās ļoti līdzīgas CMB.
Izdzēšot eksperimentā 10 000 atomu, lai kontrolētu, cik spēcīgi atomi mijiedarbojas viens ar otru, viņi spēja radīt parādību, kas, ļoti rupji runājot, ir līdzīga tam, kā skaņas viļņi pārvietojas gaisā.
"Šajā ārkārtīgi aukstajā temperatūrā atomi kolektīvi uzbudinās," sacīja Čikāgas Universitātes fizikas pētnieks Čeng Čins, kurš piedalījās pētījumā. Pirmoreiz šo parādību aprakstīja krievu fiziķis Andrejs Saharovs, un to sauc par Saharova akustiskajām svārstībām.
Tātad, kāpēc eksperiments ir svarīgs? Tas ļauj mums precīzāk izsekot tam, kas notika pēc Lielā sprādziena.
CMB ir vienkārši iesaldēts laika brīdis un neattīstās, un tas prasa pētniekiem ienirt laboratorijā, lai noskaidrotu notiekošo.
"Savā simulācijā mēs faktiski varam uzraudzīt visu Saharova svārstību attīstību," sacīja Čens-Lungs Hungs, kurš vadīja pētījumu un ieguva doktora grādu. 2011. gadā Čikāgas universitātē, un tagad atrodas Kalifornijas Tehnoloģiju institūtā.
Gan Hung, gan Chin plāno darīt vairāk darba ar ultracold atomiem. Turpmākajos pētniecības virzienos varētu ietilpt tādas lietas kā, piemēram, kā darbojas melnie caurumi vai kā veidojās galaktikas.
Jūs varat lasīt publicēto pētījumu tiešsaistē vietnē ZinātneVietne.
Avots: Čikāgas Universitāte
