قامت غرفة مفرغة بالموجات فوق الصوتية بتشغيل محاكاة للكون المبكر وخلصت إلى بعض النتائج المثيرة للاهتمام حول كيف بدت البيئة بعد فترة وجيزة من حدوث الانفجار العظيم.
على وجه التحديد ، تتجمع الذرات في أنماط مشابهة لخلفية الميكروويف الكونية - يُعتقد أنها صدى للانفجار المكثف الذي شكل بداية الكون. لقد قام العلماء بتخطيط CMB بدقة أعلى تدريجيًا باستخدام العديد من المقاريب ، لكن هذه التجربة هي الأولى من نوعها لإظهار كيفية تطور البنية في بداية الوقت كما نفهمها.
تهدف نظرية الانفجار الكبير (التي لا يجب الخلط بينها وبين العرض التلفزيوني الشهير) إلى وصف تطور الكون. في حين يقول العديد من النقاد إنه يوضح كيف أن الكون أتى "من لا شيء" ، فإن النموذج الكوني للانسجام الذي يصف النظرية لا يقول شيئًا عن مصدر الكون. بدلاً من ذلك ، يركز على تطبيق نموذجين كبيرين للفيزياء (النسبية العامة والنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات). اقرأ المزيد عن الانفجار الكبير هنا.
CMB هو ، ببساطة ، أشعة كهرومغناطيسية تملأ الكون. يعتقد العلماء أنه يظهر صدى لوقت كان فيه الكون أصغر حجمًا وأكثر سخونة وكثافة ، ومليء بالحافة مع بلازما الهيدروجين. بردت البلازما والإشعاع المحيط بها تدريجيًا مع نمو الكون بشكل أكبر. (يوجد مزيد من المعلومات حول CMB هنا.) في وقت ما ، كان التوهج من البلازما كثيفًا جدًا لدرجة أن الكون كان معتمًا ، لكن الشفافية زادت مع تشكل الذرات المستقرة. لكن بقايا الطعام ما زالت مرئية في نطاق الميكروويف.
استخدم البحث الجديد ذرات السيزيوم فائقة البرودة في غرفة فراغية في جامعة شيكاغو. عندما قام الفريق بتبريد هذه الذرات إلى مليار من الدرجة فوق الصفر المطلق (وهو -459.67 درجة فهرنهايت ، أو -273.15 درجة مئوية) ، ظهرت الهياكل التي رأوها مشابهة جدًا لـ CMB.
من خلال إخماد 10000 ذرة في التجربة للتحكم في مدى قوة تفاعل الذرات مع بعضها البعض ، كانت قادرة على توليد ظاهرة تشبه تقريبًا طريقة تحرك الموجات الصوتية في الهواء.
قال تشنغ تشين ، باحث في الفيزياء في جامعة شيكاغو ، والذي شارك في البحث: "في درجة الحرارة العالية جدًا هذه ، تكون الذرات متحمسة بشكل جماعي". تم وصف هذه الظاهرة لأول مرة من قبل الفيزيائي الروسي أندريه ساخاروف ، والمعروفة باسم التذبذبات الصوتية لساخاروف.
فلماذا التجربة مهمة؟ إنها تسمح لنا بتتبع ما حدث بعد الانفجار الكبير عن كثب.
إن CMB هو ببساطة لحظة زمنية مجمدة ولا تتطور ، مما يتطلب من الباحثين الخوض في المختبر لمعرفة ما يحدث.
قال تشين لونغ هونغ ، الذي قاد البحث ، حصل على درجة الدكتوراه: "في محاكاة لنا ، يمكننا في الواقع مراقبة التطور الكامل لتذبذبات ساخاروف". في عام 2011 في جامعة شيكاغو ، وهو الآن في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
يخطط كل من هونغ وتشين للقيام بالمزيد من العمل مع ذرات الموجات فوق الصوتية. يمكن أن تتضمن اتجاهات البحث المستقبلية أشياء مثل كيفية عمل الثقوب السوداء ، أو كيفية تكوين المجرات.
يمكنك قراءة البحث المنشور على الإنترنت على علمموقع الويب.
المصدر: جامعة شيكاغو
