A kutatók egy apró, táguló univerzum analógját hozták létre rendkívül hideg káliumatomokból. A remények szerint ebből, az első ilyen jellegű kísérletből megérthetjük azokat a kozmikus jelenségeket, amelyeket rendkívül nehéz közvetlenül észlelni, például részecskepárok felbukkanását, amelyek az univerzum tágulásával az üres térből keletkezhetnek – számol be róla a New Scientist.

A németországi Heidelbergi Egyetem kutatói több mint 20 000 káliumatomot hűtöttek le vákuumban a kísérlet során – az atomokat lézerek segítségével lassították le, és körülbelül 60 nanokelvinre csökkentették a hőmérsékletüket. Ezen a hőmérsékleten az atomok egy emberi hajszál vastagságú felhőt alkottak, de nem fagynak meg, ehelyett egy kvantum, folyadékszerű anyagfázis halmazállapotot vesznek fel, amelyet Bose-Einstein kondenzátumnak neveznek. A „Bose-Einstein-kondenzátum nagyon alacsony hőmérsékleten alakul ki, amikor is több ezer atom egyetlen entitássá (egy szuperatommá) válik”. Ezt a jelenséget egyébként Albert Einstein és Satyendra Nath Bose indiai matematikus majdnem egy évszázaddal ezelőtt megjósolta (innen ered tehát az elnevezés). A Bose-Einstein kondenzátumról korábban már mi is írtunk részletesebben:

Létrehozták az anyag ötödik halmazállapotát a világűrben is A NASA tudósainak egy csoportja közzétette a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén folytatott Bose-Einstein kondenzátum kísérleteinek első eredményeit, ahol a részecskék a gravitációs korlátoktól mentesen manipulálhatók. A tudósok első ízben figyelték meg az anyag ötödik állapotát az űrben, példátlan betekintést nyerve ezzel a kvantum-univerzum legmegoldhatatlanabbnak tűnő titkaiba.

Az ebben a fázisban lévő atomokat megvilágítással akár irányítani is lehet – a kutatók egy apró projektor segítségével pontosan beállíthatják az atomok sűrűségét, térbeli elrendezését és az egymásra ható erőket is. Ezzel a módszerrel a kutatók úgy állították be az atomokat, hogy kövessék a tér-idő metrikának nevezett egyenletet, amely egy tényleges, teljes méretű univerzumban meghatározza, hogy az adott univerzum mennyire görbült, milyen gyorsan terjed benne a fény, és mennyi fénynek kell meghajlania a nagyon nagy tömegű testek közelében. Ez tehát az első olyan kísérlet, amelyben hideg atomokat használtak egy görbült és táguló univerzum szimulálására.

A kísérlet során sikerült megmérni azt is, hogy az atomok mozgása épp olyan mintának felelt meg, amit akkor kapnánk, ha hirtelen részecskepárok bukkannának fel a semmiből. A kutatók szerint ez arra utal, hogy egy táguló univerzumban (mint amilyen tehát a minket körülvevő, valóságos univerzum) hasonló módon, az üres térben is felbukkanhatnak részecskepárok.

A kutatók ezenkívül is bizakodóak, hiszen a miniatűr univerzum egy nagyon „precíz játszótér” arra nézvést, hogy együtt vizsgálják a kvantumhatásokat és a gravitációt. Azt ugyanis egyelőre nem tudják a kutatók, hogy a kettő miként kombinálódik az univerzumunkban, de a hasonló kísérletek során le lehet tesztelni néhány elképzelést.

(Kép: Pixabay/Tumisu)