Os experimentadores reproduziram um análogo do Big Bang no laboratório. Para fazer isso, eles usaram um exótico estado quântico da matéria conhecido como condensado de Bose-Einstein (BEC). A conquista é descrita em um artigo científico publicado na revista Physical Review X por um grupo liderado por Gretchen Campbell, da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos.
"Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) falou em detalhes sobre a natureza do KBE. Este estado pode ser obtido pelo resfriamento da substância a temperaturas que diferem por frações desprezíveis de grau do zero absoluto (-273 ° C). É comumente usado para estudar física quântica. No entanto, às vezes os cientistas usam EBE como um modelo para processos astrofísicos globais.
Desta vez, eles estavam interessados no estágio inicial da vida do universo, conhecido como a era da inflação. Acredita-se que então em 10-35 segundos o volume do espaço aumentou pelo menos 1030 vezes. O início desse processo é considerado o Big Bang na cosmologia moderna.
“Nosso conhecimento dessa expansão é limitado ao que podemos descobrir observando [o espaço moderno], uma vez que é compreensivelmente um pouco difícil criar um universo em um laboratório”, disse Campbell citando a Space.com. "Um dos modelos de laboratório potenciais do Universo é o BEC em expansão, um estado exótico de matéria ultracold onde as funções de onda dos átomos se sobrepõem e os átomos se comportam como um."
Os físicos resfriaram várias centenas de milhares de átomos de sódio-23 a uma temperatura ultrabaixa, devido à qual eles entraram no estado de BEC. Então, em várias séries de experimentos, essa nuvem se expandiu em velocidade supersônica. Por exemplo, em apenas um milissegundo, seu volume quadruplicou. Isso, é claro, está longe de ser a taxa de inflação cosmológica, mas os cientistas têm razões para acreditar que esses processos são semelhantes.
Segundo os cosmologistas, à medida que a expansão do Universo foi desacelerando, as partículas nasceram da energia do campo que gerou a inflação. De maneira semelhante a esse processo, à medida que a expansão da nuvem KBE diminuía, várias estruturas nasceram nela, incluindo vórtices e ondas únicas especiais, os chamados solitons. Durante a interação das partículas recém-nascidas no Universo jovem, a energia nelas armazenada foi liberada, o que levou ao aquecimento da substância (a temperatura subiu para valores enormes). Aproximadamente o mesmo foi observado na interação das estruturas no BEC.
“Fiquei realmente surpreso com o quão bem nossos cálculos teóricos corresponderam ao que vimos no laboratório e como funcionou bem”, admite Campbell.
No futuro, os autores planejam estudar com mais detalhes as complexas interações na nuvem KBE em busca de novos efeitos, cujos análogos cosmológicos podem ser encontrados mais tarde em observações astronômicas.
Vídeo promocional:
“A melhor parte é que, graças a esses resultados, agora sabemos como projetar experimentos futuros para obter os diferentes efeitos que esperamos ver”, diz Campbell.
