Los experimentadores han reproducido un análogo del Big Bang en el laboratorio. Para hacer esto, utilizaron un exótico estado cuántico de la materia conocido como condensado de Bose-Einstein (BEC). El logro se describe en un artículo científico publicado en la revista Physical Review X por un grupo dirigido por Gretchen Campbell de la Universidad de Maryland en los Estados Unidos.
"Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) habló en detalle sobre la naturaleza de KBE. Este estado puede obtenerse enfriando la sustancia a temperaturas que difieren en fracciones insignificantes de un grado del cero absoluto (-273 ° C). Se usa comúnmente para estudiar física cuántica. Sin embargo, a veces los científicos usan EBE como modelo para procesos astrofísicos globales.
Esta vez estaban interesados en la etapa más temprana de la vida del universo, conocida como la era de la inflación. Se cree que luego, en 10-35 segundos, el volumen de espacio aumentó al menos 1030 veces. El comienzo de este proceso se considera el Big Bang en la cosmología moderna.
“Nuestro conocimiento de esta expansión se limita a lo que podemos descubrir al observar [el espacio moderno], ya que es comprensible que sea un poco difícil crear un universo en un laboratorio”, citó Campbell a Space.com. "Uno de los posibles modelos de laboratorio del Universo es el KBE en expansión, un estado exótico de materia ultrafría, donde las funciones de onda de los átomos se superponen y los átomos se comportan como uno solo".
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Los físicos han enfriado varios cientos de miles de átomos de sodio-23 a una temperatura ultrabaja, por lo que pasaron al estado de BEC. Luego, en varias series de experimentos, esta nube se expandió a velocidad supersónica. Por ejemplo, en solo un milisegundo, su volumen se cuadruplicó. Esto, por supuesto, está lejos de la tasa de inflación cosmológica, pero los científicos tienen razones para creer que estos procesos son similares.
Según los cosmólogos, a medida que la expansión del Universo se desaceleraba, las partículas nacían de la energía del campo que generaba inflación. De manera similar a este proceso, a medida que la expansión de la nube KBE se ralentizó, nacieron varias estructuras en ella, incluidos vórtices y ondas únicas especiales, los llamados solitones. Durante la interacción de las partículas recién nacidas en el Universo joven, se liberó la energía almacenada en ellas, lo que provocó el calentamiento de la sustancia (la temperatura se elevó a valores enormes). Aproximadamente lo mismo se observó en la interacción de estructuras en el BEC.
"De hecho, me sorprendió lo bien que nuestros cálculos teóricos coincidían con lo que vimos en el laboratorio y lo bien que funcionó", admite Campbell.
En el futuro, los autores planean estudiar con más detalle las complejas interacciones en la nube KBE en busca de nuevos efectos, cuyos análogos cosmológicos se pueden encontrar más tarde en observaciones astronómicas.
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“La mejor parte es que gracias a estos resultados, ahora sabemos cómo diseñar experimentos futuros para obtener los diferentes efectos que esperamos ver”, dice Campbell.
