جهان مینیاتوری نشان می دهد که ذرات می توانند از فضای خالی بیرون بیایند


اولین آزمایش در نوع خود که کیهان را با اتم های پتاسیم فوق سرد شبیه سازی می کند، نشان می دهد که در یک جهان منحنی و در حال انبساط، جفت ذرات از فضای خالی به وجود می آیند.

فیزیک


9 نوامبر 2022

2B77TB8 رندر سه بعدی از امواج دیجیتال انتزاعی و ذرات مربع درخشان در فضا.  پس زمینه آینده نگر ساخته شده از نقطه، ذرات و مش

آزمایش با اتم‌های سرد نشان می‌دهد که ذرات از فضای خالی خارج می‌شوند

عکس استوک Vitacop / Alamy

یک آنالوگ از یک جهان کوچک در حال انبساط از اتم های پتاسیم بسیار سرد ایجاد شد. می‌توان از آن برای کمک به درک پدیده‌های کیهانی استفاده کرد که تشخیص مستقیم آن‌ها بسیار دشوار است، مانند جفت ذراتی که می‌توانند از فضای خالی با انبساط جهان ایجاد شوند.

مارکوس اوبرتالر در دانشگاه هایدلبرگ آلمان و همکارانش بیش از 20000 اتم پتاسیم را در خلاء سرد کرده اند و با استفاده از لیزر سرعت آنها را کاهش داده و دمای آنها را به حدود 60 نانوکلوین یا 60 میلیاردم درجه کلوین بالاتر از صفر مطلق کاهش داده اند.

در این دما، اتم ها ابری به پهنای یک موی انسان تشکیل دادند و به جای یخ زدن، به فاز کوانتومی ماده سیال به نام میعان بوز-اینشتین تبدیل شدند. اتم‌ها در این مرحله را می‌توان با تابش نور بر روی آنها نظارت کرد – محققان با استفاده از یک نورافکن کوچک، چگالی اتم‌ها، آرایش آن‌ها در فضا و نیروهایی را که بر یکدیگر اعمال می‌کنند مشخص کردند.

این تیم با تغییر این ویژگی‌ها، اتم‌ها را از معادله‌ای به نام متریک فضا-زمان پیروی کردند که در یک جهان واقعی در مقیاس بزرگ تعیین می‌کند که چقدر خم می‌شود، نور با چه سرعتی حرکت می‌کند و چقدر نور باید در نزدیکی اجسام بسیار سنگین خم شود. اوبرتالر می گوید: این اولین آزمایشی است که از اتم های سرد برای شبیه سازی یک جهان منحنی و در حال انبساط استفاده کرد.

هنگامی که محققان از پروژکتور خود برای تقلید اتم‌ها از جهان در حال انبساط استفاده کردند، اتم‌ها دقیقاً در همان الگوی موجی حرکت کردند که در صورت ظهور جفت‌های ذره انتظار می‌رود – پدیده‌ای به نام تولید جفت ذرات. محققان می گویند این نشان می دهد که این جفت ذرات می توانند در جهان در حال انبساط مانند جهان ما تولید شوند.

آلسیو سلی در دانشگاه خودمختار بارسلون در اسپانیا می‌گوید آزمایش جدید زمین بازی بسیار دقیقی برای جفت کردن اثرات کوانتومی و گرانش است. فیزیکدانان کاملاً مطمئن نیستند که چگونه این دو در کیهانی که ما در آن زندگی می کنیم ترکیب می شوند، اما آزمایشات با اتم های فوق سرد ممکن است به آنها اجازه دهد تا برخی از ایده ها را امتحان کنند، و آنها می توانند اهداف جدیدی را برای مشاهدات در کیهان بسیار بزرگتر و پیچیده تر ما الهام بخشند. .

استفان فلورچینگر از دانشگاه ینا در آلمان، که بخشی از تیم تحقیقاتی بود، می‌گوید که آزمایش‌های آینده با همین سیستم می‌تواند به درک بهتر ویژگی‌های کوانتومی جهان ما منجر شود.

مرجع مجله: طبیعت، DOI: 10.1038/s41586-022-05313-9

درباره این موضوعات بیشتر بدانید:


منبع: https://www.newscientist.com/article/2346036-a-miniature-universe-shows-particles-may-emerge-out-of-empty-space/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

توسط احمد گل کار

احمد گل کار