Ultrazvuková vakuová komora provedla simulaci raného vesmíru a přišla s některými zajímavými zjištěními o tom, jak prostředí vypadalo krátce po výskytu Velkého třesku.
Konkrétně se atomy seskupily do vzorů podobných kosmickému mikrovlnnému pozadí - věřilo se, že jsou ozvěnou intenzivního výbuchu, který vytvořil začátek vesmíru. Vědci mapovali CMB v postupně vyšším rozlišení pomocí několika dalekohledů, ale tento experiment je prvním svého druhu, který ukázal, jak se struktura vyvinula na začátku času, jak ji chápeme.
Teorie Velkého třesku (nezaměňovat ji s populární televizní show) má za cíl popsat vývoj vesmíru. Zatímco mnoho vědců tvrdí, že ukazuje, jak vesmír přišel „z ničeho“, kosmologický model shody, který popisuje teorii, neříká nic o tom, odkud vesmír přišel. Místo toho se zaměřuje na aplikaci dvou velkých fyzikálních modelů (obecná relativita a standardní model částicové fyziky). Přečtěte si více o Velkém třesku zde.
CMB je jednodušší řečeno elektromagnetické záření, které zaplňuje vesmír. Vědci se domnívají, že ukazuje ozvěnu doby, kdy byl vesmír mnohem menší, teplejší a hustší a naplněný až po okraj vodíkovou plazmou. Plazma a záření, které ji obklopovalo, se postupně zmenšovaly, jak se vesmír zvětšoval. (Více informací o CMB je zde.) Najednou byla záře z plazmy tak hustá, že vesmír byl neprůhledný, ale průhlednost se zvyšovala s vytvářením stabilních atomů. Zbytky jsou ale stále viditelné v mikrovlnném dosahu.
Nový výzkum používal ultracold atomy cesia ve vakuové komoře na University of Chicago. Když tým tyto atomy ochladil na miliardtinu stupně nad absolutní nulou (což je -459,67 stupňů Fahrenheita nebo -273,15 stupňů Celsia), struktury, které viděli, vypadaly velmi podobně jako CMB.
Tím, že uhasili 10 000 atomů v experimentu, aby kontrolovali, jak silně atomy spolu interagují, dokázali vytvořit jev, který je velmi zhruba řečeno podobný pohybu zvukových vln ve vzduchu.
"Při této ultracold teplotě jsou atomy kolektivně vzrušeny," uvedl Cheng Chin, výzkumník fyziky na Chicagské univerzitě, který se výzkumu zúčastnil. Tento jev byl poprvé popsán ruským fyzikem Andrejem Sacharovem a je známý jako akustické kmitání Sakharova.
Proč je tedy experiment důležitý? To nám umožňuje podrobněji sledovat, co se stalo po Velkém třesku.
CMB je prostě zmrazený okamžik času a nevyvíjí se, což vyžaduje, aby se vědci ponořili do laboratoře, aby zjistili, co se děje.
"V naší simulaci můžeme skutečně sledovat celý vývoj Sacharovových oscilací," řekl Chen-Lung Hung, který vedl výzkum, získal titul Ph.D. v roce 2011 na University of Chicago a nyní je v Kalifornském technologickém institutu.
Hung i Chin plánují dělat více práce s atomy ultracold. Budoucí směry výzkumu by mohly zahrnovat věci, jak fungují černé díry nebo jak se formovaly galaxie.
Publikovaný výzkum si můžete přečíst online na VědaWeb.
Zdroj: University of Chicago
