Gli sperimentatori hanno riprodotto in laboratorio un analogo del Big Bang. Per fare questo, hanno usato uno stato quantico esotico della materia noto come condensato di Bose-Einstein (BEC). Il risultato è descritto in un articolo scientifico pubblicato sulla rivista Physical Review X da un gruppo guidato da Gretchen Campbell dell'Università del Maryland negli Stati Uniti.
"Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) ha parlato in dettaglio della natura di KBE. Questo stato può essere ottenuto raffreddando la sostanza a temperature che differiscono per frazioni trascurabili di grado dallo zero assoluto (-273 ° C). È comunemente usato per studiare la fisica quantistica. Tuttavia, a volte gli scienziati usano EBE come modello per i processi astrofisici globali.
Questa volta erano interessati alla prima fase della vita dell'universo, conosciuta come l'era dell'inflazione. Si ritiene che poi in 10-35 secondi il volume dello spazio sia aumentato almeno 1030 volte. L'inizio di questo processo è considerato il Big Bang nella cosmologia moderna.
"La nostra conoscenza di questa espansione è limitata a ciò che possiamo capire osservando [lo spazio moderno], poiché è comprensibilmente un po 'difficile creare un universo in un laboratorio", ha affermato Campbell citando Space.com. "Uno dei potenziali modelli di laboratorio dell'Universo è l'espansione della BEC, uno stato esotico di materia ultrafredda in cui le funzioni d'onda degli atomi si sovrappongono e gli atomi si comportano come una cosa sola".
I fisici hanno raffreddato diverse centinaia di migliaia di atomi di sodio-23 a una temperatura estremamente bassa, grazie alla quale sono entrati nello stato di BEC. Quindi, in diverse serie di esperimenti, questa nuvola si è espansa a velocità supersonica. Ad esempio, in appena un millisecondo, il suo volume è quadruplicato. Questo, ovviamente, è lontano dal tasso di inflazione cosmologica, ma gli scienziati hanno motivo di credere che questi processi siano simili.
Secondo i cosmologi, con il rallentamento dell'espansione dell'Universo, le particelle sono nate dall'energia del campo che ha generato l'inflazione. Analogamente a questo processo, con il rallentamento dell'espansione della nube KBE, in essa sono nate varie strutture, tra cui vortici e speciali onde singole, i cosiddetti solitoni. Durante l'interazione delle particelle neonate nell'Universo giovane, è stata rilasciata l'energia immagazzinata in esse, che ha portato al riscaldamento della sostanza (la temperatura è salita a valori enormi). Approssimativamente lo stesso è stato osservato nell'interazione delle strutture nella BEC.
"Sono rimasto davvero sorpreso da quanto bene i nostri calcoli teorici corrispondessero a ciò che abbiamo visto in laboratorio e quanto bene abbia funzionato", ammette Campbell.
In futuro, gli autori intendono studiare più in dettaglio le complesse interazioni nella nuvola KBE alla ricerca di nuovi effetti, i cui analoghi cosmologici possono essere successivamente trovati nelle osservazioni astronomiche.
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"La parte migliore è che grazie a questi risultati, ora sappiamo come progettare esperimenti futuri per ottenere i diversi effetti che speriamo di vedere", afferma Campbell.
