Οι επιστήμονες αναπαράγουν συνθήκες από το πρώιμο σύμπαν

Οι φυσικοί έχουν αναπαράγει με επιτυχία ένα μοτίβο που μοιάζει με την κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου σε ένα πείραμα που χρησιμοποίησε υπερψυχρά άτομα καισίου σε θάλαμο κενού. Αυτό είναι το πρώτο πείραμα που αναδημιουργεί τουλάχιστον μερικές από τις συνθήκες από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων (CMB ή CMBR) είναι βασικά η θερμική ακτινοβολία που απομένει από τη Μεγάλη Έκρηξη. Είναι πολύ ενδιαφέρον για τους αστροφυσικούς γιατί εμφανίζει προφανώς μεγάλο βαθμό ομοιομορφίας σε ολόκληρο το σύμπαν (έχει πάνω κάτω τις ίδιες τιμές όπου κι αν το ψάξεις). Αν αναλύσετε το «κενό» ανάμεσα στα αστέρια και ακόμη και στους γαλαξίες με ένα αρκετά ευαίσθητο ραδιοτηλεσκόπιο, θα δείτε μια αμυδρή λάμψη φόντου, σχεδόν ακριβώς ίδια σε όλες τις κατευθύνσεις, που δεν σχετίζεται με… τίποτα. Η λάμψη έχει την περισσότερη ενέργεια στο φάσμα των μικροκυμάτων. Η μάλλον ειλικρινής ανακάλυψή του έγινε το 1964 και κέρδισε στους ευρητές του το βραβείο Νόμπελ το 1978.

Μπορείτε να σκεφτείτε αυτή την ακτινοβολία ως τον απόηχο της Μεγάλης Έκρηξης – μελετώντας την, έχουμε μια κάπως ξεκάθαρη ιδέα πώς φαινόταν το Σύμπαν περίπου 380.000 χρόνια μετά τη «γέννησή» του – απίστευτα νωρίς. δεν πάει πολύ πριν ή μετά, είναι βασικά μια στιγμιότυπο του παρελθόντος. Όμως, όπως αποδεικνύεται, υπό ορισμένες συνθήκες, ένα νέφος ατόμων παγωμένο στο ένα δισεκατομμυριοστό της μοίρας πάνω από το απόλυτο μηδέν σε έναν θάλαμο κενού εμφανίζει φαινόμενα παρόμοια με αυτά που ακολούθησαν τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτό συσχετίζεται καθαρά με αυτό που υπέθεσαν οι κοσμολόγοι:

Το μικροσκοπικό σύμπαν που προσομοιώθηκε στο εργαστήριο του Chin είχε διάμετρο όχι περισσότερο από 70 μικρά (περίπου όσο μια ανθρώπινη τρίχα) – αλλά η φυσική είναι η ίδια ανεξάρτητα από το μέγεθος του σύμπαντός σας.

Αλλά υπάρχει μια σημαντική διαφορά – και αυτή που λειτουργεί πολύ προς όφελός μας:

Αν θέλετε, μπορείτε να σκεφτείτε το Big Bang με υπεραπλουστευμένους όρους ως μια έκρηξη που έκανε μια μεγάλη έκρηξη! Αυτά τα ηχητικά κύματα άρχισαν να παρεμβαίνουν μεταξύ τους δημιουργώντας περίπλοκα μοτίβα – τις λεγόμενες ακουστικές ταλαντώσεις Ζαχάρωφ.

Αυτό είναι πράγματι ένα ισχυρό εργαλείο για να μάθετε περισσότερα για το βρεφικό μας σύμπαν, αλλά αυτό είναι μόνο το πρώτο βήμα. Ο Chin και η ομάδα του σχεδιάζουν να προχωρήσουν στη χρήση αυτών των ταλαντώσεων του Ζαχάρωφ για να μελετήσουν την ιδιότητα αυτού του δισδιάστατου υπερρευστού σε διαφορετικές αρχικές συνθήκες και στη συνέχεια να ελέγξουν τα αποτελέσματά τους με αυτό που παρατηρούν οι κοσμολόγοι. Θα χρησιμοποιήσουν τον ίδιο τύπο πειράματος, αλλά θα διακλαδωθούν σε άλλα πεδία της κοσμολογίας, συμπεριλαμβανομένου του σχηματισμού γαλαξιών και ακόμη και της δυναμικής των μαύρων τρυπών.

Είναι αρκετά ενδιαφέρον ότι κανείς σε αυτήν την ομάδα δεν ήταν κοσμολόγος.

Αναφορά περιοδικού:C.-L. Hung, V. Gurarie, C. Chin. Από την κοσμολογία στα ψυχρά άτομα:Παρατήρηση των ταλαντώσεων του Ζαχάρωφ σε ένα σβησμένο ατομικό υπερρευστό. DOI:10.1126/science.1237557