Vedci simulovali prvotnú kvantovú štruktúru nášho vesmíru

Štruktúry po inflácii vyzerajú strašidelne ako náš vesmír. (Jens Niemeyer, Univerzita v Göttingene)

Nahliadnite dostatočne dlho do neba a vesmír sa v noci začne podobať na mesto. Galaxie nadobudnú charakteristiky preplnených pouličných lámpsusedstve temnej hmoty, prepojené diaľnicami plynu, ktoré vedú pozdĺž brehovmedzigalaktická ničota.

Táto mapa vesmíru bola predurčená, zostavená v najmenšom chvení kvantovej fyziky po Veľký tresk asi pred 13,8 miliardami rokov odštartovala do expanzie priestoru a času.

Čo presne tieto fluktuácie boli a ako uviedli do pohybu fyziku, ktorá by videla, ako sa atómy hromadia v masívnych kozmických štruktúrach, ktoré dnes vidíme, nie je stále ani zďaleka jasné.



Nová matematická analýza momentov po období tzv inflačná epocha odhaľuje, že nejaký druh štruktúry mohol existovať dokonca aj vo vriacej kvantovej peci, ktorá naplnila detský vesmír, a mohla by nám pomôcť lepšie pochopiť jej dnešné usporiadanie.

Astrofyzici z University of Göttingen v Nemecku a University of Auckland na Novom Zélande použili kombináciu simulácie pohybu častíc a druh gravitácie/ kvantové modelovanie predpovedať, ako sa môžu vytvoriť štruktúry pri kondenzácii častíc po nafukovaní.

Rozsah tohto druhu modelovania je trochu ohromujúci. Hovoríme o hmotnostiach do 20 kilogramov vtesnaných do priestoru sotva 10- dvadsaťmetrov naprieč, v čase, keď mal vesmír len 10-24sekundy staré.

'Fyzický priestor reprezentovaný našou simuláciou by sa miliónkrát zmestil do jedného protónu,' hovorí astrofyzik Jens Niemeyer z univerzity v Göttingene.

'Je to pravdepodobne najväčšia simulácia najmenšej oblasti vesmíru, ktorá bola doteraz vykonaná.'

Väčšina z toho, čo vieme o tejto ranej fáze existencie vesmíru, je založená práve na tomto druhu matematického sledovania. Najstaršie svetlo, ktoré stále môžeme vidieť blikať vesmírom, jeKozmické žiarenie pozadia(CMB) a celá šou už bola vtedy na ceste asi 300 000 rokov.

Ale v tejto slabej ozvene starovekého žiarenia sú nejaké stopy o tom, čo sa dialo.

Svetlo CMB bolo emitované ako základné častice spojené do atómov z horúcej, hustej polievky energie, v tom, čo je známe ako epocha rekombinácie.

Mapa tohto žiarenia pozadia na oblohe ukazuje, že náš vesmír mal nejakú štruktúru už pred niekoľkými stovkami tisíc rokov. Existovali o niečo chladnejšie častice a o niečo teplejšie časti, ktoré mohli vtlačiť hmotu do oblastí, ktoré by nakoniec videli vzplanúť hviezdy, špirály galaxií a masy sa zlúčili do kozmického mesta, ktoré dnes vidíme.

To vyvoláva otázku.

Priestor tvoriaci náš vesmír sa rozširuje, čo znamená, že vesmír musel byť kedysi oveľa menší. Je teda logické, že všetko, čo teraz okolo seba vidíme, bolo kedysi vtesnané do priestoru príliš obmedzeného na to, aby sa objavili také teplé a chladné miesta.

Ako pohár kávu v peci sa žiadna časť nemohla ochladiť predtým, ako sa znova zahriala.

Ako spôsob riešenia tohto problému bolo navrhnuté inflačné obdobie. V priebehu biliónov sekundy od Veľkého tresku sa náš vesmír zväčšil o šialené množstvo, čo v podstate zmrazilo akékoľvek kvantové variácie na mieste.

Povedať, že sa to stalo bez mihnutia oka, by stále nebolo správne. Začalo sa to okolo 1036sekúnd po veľkom tresku a skončilo sa o 1032sekúnd. Bol však dostatočne dlhý na to, aby sa priestor dostal do proporcií, ktoré zabránili opätovnému vyhladeniu malých zmien teploty.

Výpočty vedcov sa zameriavajú na tento krátky okamih po inflácii, čo ukazuje, ako mohli elementárne častice stuhnuté z peny kvantových vlniek v tom čase vytvárať krátke halo hmoty dostatočne husté na to, aby zvrásnilo samotný časopriestor.

„Tvorba takýchto štruktúr, ako aj ich pohyby a interakcie museli vyvolať hluk pozadia gravitačné vlny ,' hovorí Astrofyzik z Göttingenskej univerzity Benedikt Eggemeier, prvý autor štúdie.

„S pomocou našich simulácií môžeme vypočítať silu tohto gravitačná vlna signál, ktorý by mohol byť v budúcnosti merateľný.“

V niektorých prípadoch mohli hmotu vtiahnuť do hmoty intenzívne masy takýchto objektovprvotné čierne diery, predmety, o ktorých sa predpokladá, že prispievajú k tajomnému ťahu temná hmota .

Skutočnosť, že správanie týchto štruktúr napodobňuje rozsiahle zhlukovanie nášho dnešného vesmíru, nevyhnutne neznamená, že je priamo zodpovedné za dnešné rozloženie hviezd, plynu a galaxií.

Ale komplexná fyzika, ktorá sa odohráva medzi týmito čerstvo upečenými časticami, môže byť stále viditeľná na oblohe, medzi tou zvlnenou krajinou blikajúcich svetiel a tmavých dutín, ktorú nazývame vesmír.

Tento výskum bol publikovaný v r Fyzický prehľad D .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.