شبیه سازی کیهان اولیه در آزمایشگاه

به گزارش گروه دانش و فناوری اقتصاد ۱۰۰ و به نقل از دیجی کالا مگ، درک آنچه در چند لحظه‌ی اول پس از «مِه‌بانگ» (Big Bang) رخ داد، به دلیل نبود شواهد بر جای مانده، دشوار است. بنابراین برای اخترفیزیکدانان راهی به جز نظریه‌های توصیفی از آنچه ممکن است اتفاق افتاده باشد، باقی نمی‌ماند.

دانشمندان برای اعتبار بخشیدن به نظریه‌های خود، مدل‌هایی ساخته‌اند که شرایط توصیف شده از نظر تئوری را نشان می‌دهند. اکنون در این پژوهش و تلاش تازه، محققان از رویکرد متفاوتی برای ساخت یک مدل فیزیکی در آزمایشگاه خود استفاده کرده‌اند تا شرایط لحظات پس از مِه‌بانگ (انفجار بزرگ) را بازسازی کنند.

بر اساس مقاله‌ی منتشر شده در نشریه‌ی «نیچر» (Nature) پژوهشگران دانشگاه هایدلبرگ به موفق به انجام این شبیه‌سازی تجربی در آزمایشگاه شده‌اند. «سیلک واینفورتنر» (Silke Weinfurtner) با همکاری دانشگاه ناتینگهام هم در همین نشریه دیدگاه خود را درباره‌ی این پژوهش منتشر کرده است.

• نوری از اوایل کیهان با عبور از لنز گرانشی به تلسکوپ جیمز وب رسید
• دانشمندان دو کهکشان نامرئی در نزدیکی طلوع کیهان کشف کردند

با شروع بر پایه‌ی این تئوری که بیگ بنگ باعث ایجاد جهان در حال انبساط شد، محققان به دنبال ایجاد چیزی بودند که به عنوان «شبیه‌ساز میدان کوانتومی» توصیف می‌کنند. با توجه به اینکه بیشتر نظریه‌ها نشان می‌دهند که احتمالا جهان اولیه بسیار سرد و دمای آن نزدیک به صفر مطلق بوده است، محققان محیطی بسیار سرد را ایجاد کردند. سپس برای نشان دادن جهانی که سعی داشتند شبیه‌سازی کنند، اتم‌های پتاسیم را به آن اضافه کردند.

بدین ترتیب اتم‌ها درست تا بالای صفر مطلق سرد شدند و سپس با استفاده از لیزر سرعت آن‌ها کاهش یافت و در نتیجه یک چگالش بوز-انیشتین (نوعی اَبَرسیال) تشکیل شد. سپس محققان از نور یک پروژکتور طراحی شده‌ی ویژه برای هُل دادن اتم‌ها در چیدمان دلخواه استفاده کردند. با استفاده از این تنظیمات، اکسیتون‌های 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 جهان اولیه را طبق بیان تئوری، بازسازی کنند. حالا آن‌ها پیشنهاد می‌کنند که رفتار ابرسیال آن‌ها تا حدودی شبیه به فیزیک حاکم بر فضا-زمان و روند تولید ذرات در لحظات درست پس از انفجار بزرگ است.

یکی از نخستین آزمایش‌هایی که با استفاده از این شبیه‌سازی انجام شد، شامل تقلید از انبساط کیهان اولیه بود که نشان داد اتم‌های موجود در ابرسیال، به روش‌هایی مشابه آنچه توسط تئوری برای جفت ذرات پیش‌بینی شده بود، با یک الگوی موجی حرکت می‌کنند.