Ученые воссоздали Большой взрыв в самом холодном месте на Земле

Ученые смогли воспроизвести процесс Большого взрыва, используя конденсат Бозе-Эйнштейна

Ученые воссоздали процесс сверхбыстрого расширения Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва, наблюдая за расширением самой холодной жидкости на Земле. Об этом сообщил журнал Physical Review X.

Сегодня космологи предполагают, что материя распространена по вселенной не равномерно, а в виде связанных друг с другом нитевидных скоплений видимой и темной материи, разделенных огромными космическими пустынями.

Эти пустоты и скопления материи считаются последствием Большого взрыва, так называемых барионных акустических осцилляций, распределивших материю неравномерно по стремительно расширяющейся Вселенной. Ученые давно хотят понять, что породило эти колебания и как они менялись в первые мгновения существования мировоздания.

Ученые смогли воспроизвести этот процесс в лаборатории Университета Мэриленда, в одном из самых холодных мест на Земле, используя экзотическую форму материи, так называемый конденсат Бозе-Эйнштена.

Процесс представляет собой необычную форму материи, похожую на газ и жидкость одновременно, которая ведет себя как один атом и обладает типичными атомными свойствами, что позволяет легко манипулировать свойствами подобных искусственных «атомов» и использовать их как ячейки памяти квантовых компьютеров и в качестве аналогов многих причудливых физических объектов.

Ученые подготовили небольшое облачко конденсата Бозе — Эйнштейна из атомов натрия и закрутили своеобразный «бублик», чтобы создать аналог материи Вселенной времен Большого взрыва.

С помощью лазеров они его сжали и проследили за расширением данного набора атомов, который вел себя как квантовый объект. По словам исследователей, это имитировало то, что материя Вселенной была изначально однородной и одинаковой по своим свойствам и только после появления «эха» Большого взрыва ее структура поменялась.

Эксперимент показал, что внутри расширяющегося кольца из атомов натрия возникали фактически те же колебания, а также зоны относительно высокой и низкой плотности, предсказывающиеся большинством современных космологических моделей.

Также оказалось, что внутри этого кольца появились такие же зоны турбулентности и очаги нестабильности, которые, вероятно, разогрели Вселенную до высоких температур после ее первоначального резкого охлаждения в результате сверхбыстрого расширения.

Авторы работы рассказали, что такие модели Большого взрыва можно использовать для быстрой проверки новых космологических теорий, которые предполагают другие сценарии расширения Вселенной или поясняют иные детали процесса ее рождения.