Наука
Партнерский материал

Создана модель инфляционного расширения ранней Вселенной

24 апреля 2018 0

NGC 3372,ESO 128-EN13, Туманность Киля

NGC 3372, Туманность Киля - одно из самых молодых звездных скоплений 

Материал подготовлен при поддержке Планетария 1 в Санкт-Петербурге

Холодные атомы помогли смоделировать процессы, происходившие в ранней Вселенной, а именно — ее резкое расширение, называемое инфляцией. Физики из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США) представили симуляцию сложной физической системы в журнале Physical Review X.

Инфляционная модель Вселенной

Сейчас ученые считают, что Вселенная возникла из сверхплотного и сверхэнергетичного состояния — сингулярности — посредством расширения, которое называется Большим взрывом. Инфляционная модель этого события отличается от стандартной тем, что предполагает существование особого этапа в ранней эволюции Вселенной, когда ее объем увеличился на много порядков за доли секунды. Все это происходило при экспоненциальном увеличении энергии. По окончании резкого расширения поле распалось на элементарные частицы, которые продолжили существование при необычайно высоких температурах.

Эта модель решает многие космологические вопросы: объясняет, почему Вселенная однородна и изотропна в крупных масштабах, а кривизна пространства практически равна нулю (то есть Вселенная почти плоская). Теорию предложил в 1981 году американский физик Алан Гут и назвал ее инфляционной моделью Вселенной (от англ. inflate — раздувать, накачивать).

Моделирование расширения

Чтобы сделать модель такого сложного процесса, ученые использовали бозе-конденсат атомов натрия-23, который охладили до температуры 50 нанокельвинов и поместили в оптическую лазерную ловушку. Что такое бозе-конденсат и почему до таких ничтожных температур?

Бозе-конденсат, или конденсат Бозе-Эйнштейна, — это особое агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны, частицы-переносчики взаимодействий, охлажденные почти до абсолютного нуля. В таком состоянии квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне, а это значит, что их становится возможным наблюдать.

В последнем исследовании конденсат Бозе-Эйнштейна служил аналогом Вселенной: его заполняли квазичастицы-фононы (вместо фотонов в реальных условиях). Скорость света в лаборатории заменили скоростью звука. Чтобы смоделировать само расширение, конденсат в ловушке «растянули» за 20 миллисекунд со скоростью в 1,3 раза больше звуковой. Результаты подтвердили теорию. Например фононы испытали при расширении красное смещение — эффект, наблюдаемый у спектральных линий небесных тел. Также проявились и другие следствия, которые ученые отмечают при исследовании реальной Вселенной.

Данный способ моделирования можно использовать при дальнейшем изучении космологических теорий, проверяя то, что невозможно наблюдать.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рассказать друзьям

0 Комментариев

Подписаться на рассылку

Комментарии

Войти с помощью 

Присоединяйтесь к нам в социальных сетях

В наших группах вы можете узнать много нового и интересного, а так же - принять участие в опросах и конкурсах

Присоединиться
Присоединиться