ビッグバンのサウンドのような波がラボシミュレーションに登場

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超低温真空チャンバーが初期宇宙のシミュレーションを実行し、ビッグバンが発生した直後の環境の様子について興味深い発見がありました。

具体的には、原子は宇宙マイクロ波背景に似たパターンでクラスター化しました—宇宙の始まりを形成した激しいバーストのエコーであると考えられています。科学者はいくつかの望遠鏡を使用してCMBを徐々に高い解像度でマッピングしましたが、この実験は、私たちが理解しているように、初期に構造がどのように進化したかを示すこの種の最初のものです。

ビッグバン理論(人気のテレビ番組と混同しないでください)は、宇宙の進化を説明することを目的としています。多くの専門家は、宇宙が「何から」から来たのかを示していると言いますが、理論を説明する一致宇宙論モデルは、宇宙がどこから来たのかについては何も述べていません。代わりに、2つの大きな物理モデル(一般相対論と素粒子物理学の標準モデル)の適用に焦点を当てています。ビッグバンの詳細については、こちらをご覧ください。

CMBは、より簡単に言えば、宇宙を満たす電磁放射です。科学者たちは、それが宇宙がはるかに小さく、熱く、密度が高く、水素プラズマで一杯になった時代の反響を示していると信じています。それを取り巻くプラズマと放射は、宇宙が大きくなるにつれて次第に冷やされました。 (CMBの詳細については、こちらをご覧ください。)かつて、プラズマからの輝きが非常に濃いため、宇宙は不透明でしたが、安定した原子が形成されるにつれて透明度が増加しました。しかし、残り物はまだ電子レンジで見ることができます。

新しい研究では、シカゴ大学の真空チャンバーで超冷セシウム原子を使用しました。チームがこれらの原子を絶対零度(華氏-459.67度、または摂氏-273.15度)より10億分の1度冷却したとき、彼らが見た構造はCMBと非常によく似ていました。

実験で10,000個の原子を急冷して、原子同士の相互作用の強さを制御することにより、非常に大まかに言えば、空気中の音波の動きに似た現象を発生させることができました。

「この極低温では、原子が集団的に励起されます」と研究に参加したシカゴ大学の物理学研究者であるCheng Chinは述べています。この現象はロシアの物理学者アンドレイサハロフによって最初に説明され、サハロフ音響振動として知られています。

では、なぜ実験が重要なのでしょうか。これにより、ビッグバンの後に何が起こったかをより詳細に追跡できます。

CMBは単に凍結された瞬間であり、進化していないため、研究者は何が起こっているのかを理解するために研究室を詳しく調べる必要があります。

「私たちのシミュレーションでは、実際にサハロフ振動の全体的な進展を監視できます」と、研究を率いたチェンルンフンは博士​​号を取得しました。 2011年にシカゴ大学で、現在はカリフォルニア工科大学にいます。

HungとChinはどちらも、極低温原子をさらに処理する予定です。今後の研究の方向性には、ブラックホールのしくみや銀河の形成方法などが含まれる可能性があります。

あなたはオンラインで公開された研究を読むことができます 理科のウェブサイト。

出典:シカゴ大学

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