Süper Soğutulmuş Potasyum Atomlarının Minyatür Evreni Kozmik Enflasyonu Tekrarlıyor

Büyük Patlama'dan sonraki ilk kritik anlardaki evren hakkındaki teorilerin sorunu, test edilmesinin çok zor olmasıdır. Yepyeni bir evren yaratıp işlerin nasıl yürüdüğünü görmek için patlamasını izleyemeyiz. En azından, böyle düşünülebilir, ancak Universität Heidelberg'den bir ekip, erken evrenin genişlemesini çok küçük bir ölçekte yeniden oluşturarak biraz buna benzer bir şey yaptı.

Evrenin oluşumu için tercih edilen modellerden biri Enflasyon Teorisi olarak adlandırılır. Evrenin 10^-32 saniye geçmeden önce hayal edilemeyecek kadar hızlı - yaklaşık 10²⁶ kat - genişlediğini öne sürer. Bu, bugün evrende gördüğümüz yapıyla ilgili birçok sorunu çözüyor, ancak yine de pek çok şüpheci var.

Erken evrenin şaşırtıcı derecede sıcak olduğu göz önüne alındığında, mutlak sıfırın bir derecenin birkaç milyarda biri üzerindeki sıcaklıklara soğutulan bir dizi atom, modelleme için garip bir yol gibi görünebilir. Yine de, doktora öğrencisi Celia Viermann ve ortak yazarların, sıvılardaki ve kuantum alanlarındaki ses dalgaları arasındaki paralelliklere ilişkin kırk yıllık bir gözlemden esinlenerek yaptıkları şey buydu.

Ekip, potasyum-39'un, bu sıcaklıklarda sıfır viskoziteyle akan bir süper akışkan haline geldiği gerçeğini kullandı. Fononlar olarak bilinen süper akışkanlar içindeki ses dalgaları, uzay-zamanda hareket eden kütleçekim alanlarının geometrisine benzer şekilde, yalnızca ayrı enerji seviyelerinde meydana gelebilir.

Ekip, 23.000 potasyum atomunun merkezinde kısa ses dalgası patlamaları üretti ve ardından hızlarını manyetik alanlarla manipüle etti. Bu manipülasyonlar, enflasyonist yeni doğmuş bir evrene paralel koşullar yarattı.

Karşılaştırmayı ilerletmek için yazarlar, atomlardaki kuantum dalgalarının davranışını araştırdı. Kuantum dalgaları, diğer uyarıları bastırmaya yetecek kadar soğuk bir süper akışkanda, kuantum fiziğinin izin verdiği en küçük uyarılardır. Nottingham Üniversitesi'nden Profesör Silke Weinfurtner, eşlik eden bir Haberler ve Görüşler'de, "Yaygın olarak kabul edilen teori, Evrenin, enflasyon başlangıcında kuantum uyarılmaları dışında her şeyden yoksun olduğudur." yazdı.

Süper akışkan üzerindeki model, enflasyonist evren teorileriyle eşleşti. Bu sırada, bir femtosaniyenin o çılgın ilk trilyonda birinde yaygın olduğu düşünülen bir şey olan parçacık çiftlerinin kendiliğinden ortaya çıkışını gördü. Böyle bir çift üretimi, ilk kez bu yılın başlarındaki kuantum alan deneylerinde bildirildi.

Çalışmanın önemi sadece yapılan gözlemlerde değil, aynı zamanda yazarların sistemleri üzerinde gösterebildikleri hassas kontrolde yatmaktadır, bu da gelecekte farklı kozmolojik modelleri keşfetmek için ayarlanabileceğini göstermektedir.

Weinfurtner'ın belirttiği gibi, harita ile arazi arasındaki boşluk çok büyük. Enflasyon dönemindeki büyüme, bir atomun büyüklüğünden bir ışık yılı çapındaki bir küreye genişlemeye eşdeğerdi. Viermann'ın minyatür evreni deney sırasında üç katına çıktı, yani aslında aynı şey değil.

Yine de ekip, tüm evreni görebildiğimizden çok daha küçük bir şeyde modelleyerek, Blake'in "Bir kum tanesinde bir dünya görme" arzusunu fazlasıyla aştı.

Makale ve Haberler ve Görüşler’in ikisi de Nature'da yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.