Физики воссоздали часть Большого Взрыва в самом холодном месте на Земле

Ученые смогли воссоздать процесс сверхбыстрого расширения Вселенной в первые мгновения после Большого Взрыва, наблюдая за расширением самой холодной жидкости на Земле. Их выводы были представлены в журнале Physical Review X.

"Раскрытие секретов расширения Вселенной откроет дорогу для понимания ее сущности. Меня, на самом деле, очень удивило то, как точно наши теоретические расчеты описывали то, что происходило в лаборатории. Мы даже не ожидали, что все пройдет настолько гладко", - заявила Гретчен Кэмпбелл (Gretchen Campbell) из университета Мэриленда в Гейтерсбурге (США), чьи слова приводит Space.com.

Как сегодня предполагают космологи, материя распространена по Вселенной не равномерно, а в виде гигантской "паутины" - связанных друг с другом нитевидных скоплений видимой и темной материи, разделенных гигантскими космическими "пустынями".

Эти пустоты и скопления материи считаются своеобразным отголоском "эха" Большого Взрыва, так называемых барионных акустических осцилляций, распределивших материю неравномерно по стремительно расширяющейся Вселенной. Ученые давно пытаются понять, что породило эти колебания и как они менялись в первые мгновения жизни мироздания.

Кэмпбелл и ее коллеги смогли воспроизвести этот процесс в лаборатории университета Мэриленда, в одном из самых холодных мест на Земле, используя экзотическую форму материи, так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна.

Он представляет собой необычную по своим свойствам форму материи, похожую на газ и жидкость, которая ведет себя как один атом и обладает типичными "атомными" свойствами. Это позволяет легко манипулировать свойствами подобных искусственных "атомов" и использовать их в качестве ячеек памяти квантовых компьютеров и в качестве аналогов многих экзотических физических объектов.

Для создания аналога материи Вселенной времен Большого Взрыва ученые подготовили небольшое облачко конденсата Бозе-Эйнштейна из атомов натрия и закрутили его "бублик", используя набор лазеров, удерживавших его атомы на месте.

Сжав его при помощи тех же лазеров, физики отключили их и проследили за тем, как расширялся этот набор атомов, который при этом продолжал вести себя как один квантовый объект. Это, как объясняет Кэмпбелл, имитировало то, что материя Вселенной была изначально однородной и одинаковой по своим свойствам во всех ее пределах, и только после появления "эха" Большого Взрыва ее структура поменялась.

Как показал этот эксперимент, внутри расширяющегося кольца из атомов натрия возникали фактически те же колебания, а также зоны относительно высокой и низкой плотности, которые предсказываются большинством современных космологических моделей.

Более того, последующий анализ данных показал, что внутри этого кольца возникали примерно такие же зоны турбулентности и очаги нестабильности, которые, как предполагают сегодня космологи, заставили Вселенную разогреться до очень высоких температур после того, как она резко охладилась в результате ее сверхбыстрого расширения.

Аналогичные модели Большого Взрыва, как считает Кэмбпелл, можно использовать для быстрой проверки новых космологических теорий, предполагающих иные сценарии расширения Вселенной или меняющие другие детали процесса ее рождения.