Fizikçiler Evrenimizin İlkel Kuantum Yapısını Simüle Ettiler

Yeterince uzun süre gökyüzüne bakarsanız, Evren, geceleri bir şehre benzemeye başlar. Galaksiler, galaksiler arası hiçliğin kıyıları boyunca uzanan gaz otoyollarıyla ve bu otoyollar ile birbirine bağlanan karanlık madde mahalleri.

Evrenin bu haritası önceden belirlenmişti, Büyük Patlama yaklaşık 13,8 milyar yıl önce uzay ve zaman genişlemesine başladıktan sonra ortaya çıktı.

Yine de bu kuantum dalgalanmaların tam olarak ne olduğu ve atomların bugün gördüğümüz devasa kozmik yapılarda toplanmasını sağlayacak fiziği nasıl harekete geçirdikleri hala net değil.

Enflasyon çağı olarak adlandırılan bir dönemden sonraki anların yakın tarihli bir matematiksel analizi, bebek Evreni dolduran kaynayan kuantum fırınında bile bir tür yapının var olabileceğini ortaya koyuyor ve bu, bugünkü düzenini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.

Almanya'daki Göttingen Üniversitesi'nden ve Yeni Zelanda'daki Auckland Üniversitesi'nden astrofizikçiler, enflasyon gerçekleştikten sonra parçacıkların yoğunlaşmasında yapıların nasıl oluşabileceğini tahmin etmek için parçacık hareketi simülasyonlarını ve bir tür yerçekimi/kuantum modellemesi karışımını kullandılar.

Bu tür modellemenin ölçeği akıllara durgunluk veriyor. Evrenin sadece 10-24 saniye yaşında olduğu bir zamanda, ancak 10-20 metre genişliğinde bir boşluğa sıkıştırılmış 20 kilogram bir kütleden bahsediyoruz.

Göttingen Üniversitesi'nden astrofizikçi Jens Niemeyer, "Simülasyonumuz tarafından temsil edilen fiziksel alan, milyonlarca kez tek bir protona sığabilir" dedi. "Muhtemelen şimdiye kadar gerçekleştirilen Evrenin en küçük alanının en büyük simülasyonu."

Evrenin varlığının bu erken aşaması hakkında bildiklerimizin çoğu, tam da bu tür matematiksel hafiyelere dayanmaktadır. Evrende titrediğini hala görebildiğimiz en eski ışık Kozmik Arka Plan Radyasyonudur (CMB).

Ama antik radyasyonun o zayıf yankısında neler olduğuna dair bazı ipuçları var.

SPK'nın ışığı, rekombinasyon çağı olarak bilinen dönemde, sıcak, yoğun enerji karmaşasından atomlar halinde birleştirilen temel parçacıklar olarak yayıldı.

Gökyüzündeki bu arka plan radyasyonunun bir haritası, Evrenimizin birkaç 100 bin yıl öncesine kadar bir tür yapıya sahip olduğunu gösteriyor.

Bu bir sorunu ortaya çıkarıyor.

Evrenimizi oluşturan alan genişliyor, yani Evren bir zamanlar çok daha küçük olmalıydı. Bu nedenle, şimdi etrafımızda gördüğümüz her şeyin bir zamanlar bu kadar sıcak ve soğuk parçaların ortaya çıkamayacağı kadar sınırlı bir hacme tıkılmış olması gerekiyor.

Enflasyon dönemi bu sorunu çözmenin bir yolu olarak önerildi.

Big Bang'den yaklaşık 10-36 saniye sonra başlayacak ve 10-32 saniyede bitecekti.

Araştırmacıların hesaplamaları, genişlemeden sonraki bu kısa ana odaklanıyor ve o sırada kuantum dalgalanmalarının köpüğünden katılaşan temel parçacıkların, uzay-zamanın kendisini etkileyecek kadar yoğun maddeden oluşan kısa haleler oluşturabildiğini gösteriyor.

Çalışmanın ilk yazarı olan Göttingen Üniversitesi'nden astrofizikçi Benedikt Eggemeier, "Bu tür yapıların oluşumu, hareketleri ve etkileşimleri, yerçekimi dalgalarının arka plan gürültüsünü oluşturmuş olmalı" dedi.

"Simülasyonlarımızın yardımıyla, gelecekte ölçülebilir olabilecek bu yerçekimi dalgası sinyalinin gücünü hesaplayabiliriz."

Bazı durumlarda, bu tür nesnelerin yoğun kütleleri, maddeyi ilkel kara deliklere çekmiş olabilir; bu nesnelerin, karanlık maddenin gizemli çekimine katkıda bulunduğu varsayılır.

Bu yapıların davranışının, bugün Evrenimizin büyük ölçekli kümelenmesini taklit etmesi, günümüzün yıldızların, gazların ve galaksilerin dağılımından doğrudan sorumlu olduğu anlamına gelmez.

Bu araştırma Physical Review D'de yayınlandı.