DIY ใช้เวลาในจักรวาลยุคแรกอาจเปิดเผยความลับของจักรวาล

DIY ใช้เวลาในจักรวาลยุคแรกอาจเปิดเผยความลับของจักรวาล

วงแหวนของอะตอมเย็นจัดที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วเลียนแบบฟิสิกส์หลังบิ๊กแบงจักรวาล DIY เลียนแบบฟิสิกส์ของจักรวาลทารก ทีมนักฟิสิกส์รายงาน นักวิจัยหวังว่าจะใช้แอนะล็อกจักรวาลแบบโฮมเมดเพื่อช่วยอธิบายช่วงเวลาแรกของชีวิต 13.8 พันล้านปีของจักรวาล

นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างคอนเดนเสทของ Bose-Einstein ซึ่งเป็นสถานะของสสารที่อะตอมจะถูกทำให้เย็นลงจนกว่าพวกมันทั้งหมดจะเข้าสู่สถานะควอนตัมเดียวกัน คอนเดนเสทมีรูปร่างเป็นวงแหวนเล็กๆ ที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว โดยขยายจากเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 23 ไมโครเมตร เป็นสี่เท่าของขนาดในเวลาเพียง 15 มิลลิวินาที พฤติกรรมของคอนเดนเสทที่ขยายกว้างนั้นได้สร้างฟิสิกส์ของอัตราเงินเฟ้อขึ้นใหม่ ช่วงเวลาสั้น ๆ หลังจากบิ๊กแบงในระหว่างที่จักรวาลมีขนาดพองตัวอย่างรวดเร็ว ( SN Online: 12/11/13 ) ก่อนที่จะตกตะกอนในอัตราการขยายตัวในระดับปานกลาง .

ในวิชาฟิสิกส์ ระบบที่ดูเหมือนไม่เกี่ยวข้องกันอาจมีความคล้ายคลึงกันภายใต้ประทุน 

นักวิทยาศาสตร์เคยใช้คอนเดนเสทของ Bose-Einstein เพื่อจำลองความลึกลับอื่นๆ ของจักรวาล เช่น หลุมดำ ( SN: 11/15/14, p. 14 ) และการเปรียบเทียบระหว่างคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์กับอัตราเงินเฟ้อนั้นเหมาะสมอย่างยิ่ง: สารสมมุติฐานที่เรียกว่าสนามอินฟลาตันนั้นคิดว่าจะขับเคลื่อนการขยายตัวสุดขั้วของเอกภพ และอนุภาคที่เกี่ยวข้องกับสนามนั้นหรือที่เรียกว่าอินฟลาตัน ล้วนอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกัน เพียง เช่นเดียวกับอะตอมในคอนเดนเสท

นักวิทยาศาสตร์ยังคงไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าอัตราเงินเฟ้อก้าวหน้าไปอย่างไร “จึงเป็นเรื่องยากที่จะรู้ว่าระบบของเราใกล้เคียงกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริงแค่ไหน” Gretchen Campbell นักฟิสิกส์ทดลองจากสถาบัน Joint Quantum Institute ในคอลเลจพาร์ค รัฐแมริแลนด์ กล่าว “แต่ความหวังก็คือว่า ระบบของเราสามารถเป็นแบบทดสอบที่ดีได้” เพื่อศึกษาทฤษฎีต่างๆ นักวิทยาศาสตร์ได้พบผลกระทบหลายอย่างในระบบของพวกเขาแล้ว คล้ายกับที่คาดการณ์ไว้ในจักรวาลเด็กทีมงานรายงานในวันที่ 19 เมษายนในPhysical Review X

เมื่อนักวิทยาศาสตร์ขยายวงแหวน คลื่นเสียงที่เดินทางผ่านคอนเดนเสทก็เพิ่มความยาวคลื่น การเปลี่ยนแปลงนั้นคล้ายกับวิธีที่แสงเปลี่ยนเป็นสีแดง — ขยายความยาวคลื่นให้ยาวขึ้นและสีแดงมากขึ้น — เมื่อจักรวาลขยายใหญ่ขึ้น

ในทำนองเดียวกัน แคมป์เบลล์และเพื่อนร่วมงานได้เห็นปรากฏการณ์ที่คล้ายกับสิ่งที่เรียกว่าการเสียดสีของฮับเบิล ซึ่งแสดงให้เห็นเป็นการลดความหนาแน่นของอนุภาคในเอกภพยุคแรกๆ ในการทดลอง เอฟเฟกต์นี้ปรากฏขึ้นโดยพรางความแรงของคลื่นเสียงในคอนเดนเสทที่อ่อนลง

และตอนจบของอัตราเงินเฟ้อ 

ซึ่งเป็นเอฟเฟกต์ที่เรียกว่าการอุ่นล่วงหน้าซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสิ้นสุดระยะเวลาการขยายตัวอย่างรวดเร็ว ก็มีลักษณะคล้ายกันในจักรวาลจำลอง ในภาพจักรวาล การอุ่นล่วงหน้าเกิดขึ้นเมื่อ inflons เปลี่ยนเป็นอนุภาคประเภทอื่น ในคอนเดนเสท สิ่งนี้ปรากฏขึ้นเมื่อคลื่นเสียงเปลี่ยนจากประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่ง นั่นคือ คลื่นที่ซัดเข้าด้านในและออกด้านนอกจะแตกออกเป็นคลื่นที่หมุนรอบวงแหวน

อย่างไรก็ตาม คอนเดนเสทไม่ใช่สิ่งที่คล้ายคลึงกันของจักรวาลจริงอย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในขณะที่จักรวาลของเรามีสามมิติเชิงพื้นที่ วงแหวนขยายกลับไม่มี นอกจากนี้ ในจักรวาลจริง อัตราเงินเฟ้อดำเนินไปเอง แต่ในการทดลองนี้ นักวิจัยบังคับให้วงแหวนขยายออก ในทำนองเดียวกัน เอฟเฟกต์แต่ละอย่างที่สังเกตได้กับเอฟเฟกต์ของจักรวาลก็มีความแตกต่างกันเล็กน้อย

แม้จะมีความแตกต่างกัน แต่จักรวาลอะนาล็อกก็มีประโยชน์ มุสตาฟา อามิน นักจักรวาลวิทยาเชิงทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยไรซ์ในฮูสตัน กล่าว “ใครจะรู้?” เขาพูดว่า. “ปรากฏการณ์ใหม่อาจเกิดขึ้นที่นั่นซึ่งเราไม่เคยนึกถึงมาก่อนในเอกภพยุคแรก”

บางครั้ง เมื่อการวิจัยข้ามผ่านระหว่างระบบที่แตกต่างกันมาก เช่น การควบแน่นของ Bose-Einstein และเอกภพยุคแรก “ประกายไฟสามารถบินได้” Amin กล่าว

มื่อ 2 ปีที่แล้ว นักดาราศาสตร์สองทีมได้นำเสนอหลักฐานแรกว่าเราอาศัยอยู่ในจักรวาลที่หนีไม่พ้น ซึ่งถูกผลักดันให้ขยายตัวในอัตราที่เร็วขึ้นและเร็วขึ้น การค้นพบนั้นขัดแย้งโดยตรงกับ Big Bang เวอร์ชันที่ง่ายที่สุด ตามทฤษฎีนั้น จักรวาลได้ขยายตัวนับตั้งแต่เกิดการระเบิด แต่แรงโน้มถ่วงได้ค่อยๆ ชะลอการขยายตัว แม้ว่าจักรวาลจะเติบโตไปตลอดกาล ทฤษฎีนี้คาดการณ์ว่ามันควรจะทำเช่นนั้นในอัตราที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง

อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์ดาวระเบิดเมื่อเร็วๆ นี้ชี้ให้เห็นว่าอัตราการขยายตัวของเอกภพนั้นเพิ่มขึ้นตามความเป็นจริง ในปีที่ผ่านมา ข้อมูลใหม่ดูเหมือนจะยืนยันการค้นพบเหล่านั้น

แน่นอนว่ายังไม่มีใครอ้างว่าแนวคิดนี้ได้รับการพิสูจน์แล้ว David N. Spergel นักจักรวาลวิทยาจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าวว่า “ผมคิดว่ายังไม่ชัดเจน แต่มันคือโมเดลที่ดีที่สุดของเราในปัจจุบัน เป็นการดีเพียงพอสำหรับ Spergel พร้อมด้วยนักดาราศาสตร์ที่มีชื่อเสียงคนอื่นๆ อีกหลายคนที่จะแนะนำให้พิพิธภัณฑ์จารึกพารามิเตอร์สำหรับจักรวาลที่เร่งรีบบนแผ่นโลหะ

แม้ว่าแบบจำลองจะไม่ได้หล่อด้วยคอนกรีต แต่ปัจจุบันได้รับการแกะสลักด้วยทองสัมฤทธิ์