جهانی در حال گسترش در آزمایشگاه

انبساط سریع ماده چگالیده بوز – اینشتین می‌تواند گسترش عالم را مدل کند.

اتم‌های سرد می‌توانند برای شبیه سازی سیستم های فیزیکی مانند ابرجامد‌ها، ابررساناها، و یا سیاه چاله ها که مطالعه تجربی آن‌ها سخت است، استفاده شوند. در حال حاضر، Gretchen Campbell از دانشگاه Maryland در College Park و همکارانش نشان داده‌اند که انبساط سریع یک ماده چگالیده بوز-اینشتین (BEC) خصوصیات متعددی را نمایش می‌دهد که یادآور آن ویژگی‌هایی است که جهان در حال انبساط را مشخص می‌کنند. آنان اظهار می‌کنند که سیستم BEC آن‌ها می تواند به عنوان بستری برای محک آزمایشگاهی نظریه‌های کیهان شناسی باشد.

مقاله‌ی مرتبط: مسأله‌ی گسترش جهان حل نمی‌شود که هیچ، مبهم‌تر هم می‌شود!

Campbell  و همکارانش چند صد هزار اتم سدیم ۲۳ را تا دماهایی سرد کردند تا تشکیل یک BEC  دهند و همچنین آن‌ها از لیزر برای به دام انداختن این ماده چگال در یک پتانسیل حلقوی استفاده کردند.سپس شعاع حلقه را تا ۴ برابر یک بازه زمانی چند ده میلی ثانیه‌ای افزایش دادند، که موجب انبساط BEC در سرعت‌های فراصوت می‌شود. با توجه به تصاویری که در طول انبساط و پس از آن ازBEC  گرفته شد، این گروه تحول زمانی پارامترهایی مانند چگالی BEC و دامنه و فرکانس فونون‌های پخش شده در BEC را تعیین کرد.

اندازه گیری‌ها سه ویژگی مشابه آنچه برای یک جهان در حال انبساط  انتظار می رود را آشکار ساخت. اول، طول موج‌های فونون    BEC  در طول انبساط، افزایش یافت همانند آنچه که در اثر شناخته شده نجومی انتقال سرخ افزایش یافته است. دوم، دینامیک BEC را تنها می‌توان با به حساب آوردن یک اثر میرایی، مشابه “اصطکاک هابل” – اصطکاک بدون اتلاف که اغلب در مدل‌های جهان در حال توسعه استفاده می‌شود- به طور دقیقی اندازه گیری کرد. و در نهایت، یک فرایند انتقال انرژی که در طول انبساط BEC رخ می‌دهد، که انرژی را از حالت برانگیختگی شعاعی همگن به حلقه‌های موضعی و فونون‌هایی که BEC  را گرم می‌کنند، تبدیل می کنند. مولفان می‌اندیشند که این انتقال انرژی ممکن است مشابه مرحله “پیش گرمایش” جهان اولیه باشد، زمانی که انبساط محرک میدان همگن به بسیاری از برانگیختگی‌هایی تبدیل شد که متعاقبا جهان را گرم کرد.