Cercetătorii se joacă de-a Dumnezeu: ei au creat un spaţiu-timp curbat în laborator
Conform teoriei relativității a lui Einstein, spațiul și timpul sunt indisolubil legate. În Universul nostru, a cărui curbură este abia măsurabilă, structura acestui spațiu-timp este fixă. Într-un experiment de laborator, cercetătorii de la Universitatea Heidelberg au reușit să realizeze un spațiu-timp eficient care poate fi manipulat. În cercetările lor asupra gazelor cuantice ultrareci, ei au reușit să simuleze o întreagă familie de universuri curbate pentru a investiga diferite scenarii cosmologice și a le compara cu predicțiile unui model teoretic de câmp cuantic. Rezultatele cercetării au fost publicate în revista „Nature”.
Apariția spațiului și a timpului pe scale de timp cosmice de la Big Bang până în prezent este subiectul cercetărilor actuale care se pot baza doar pe observarea Universului nostru unic. Expansiunea și curbura spațiului sunt esențiale pentru modelele cosmologice. Într-un spațiu plat precum Universul nostru actual, cea mai scurtă distanță dintre două puncte este întotdeauna o linie dreaptă.
„Este de imaginat, totuși, că Universul nostru a fost curbat în faza sa incipientă. Studierea consecințelor unui spațiu-timp curbat este, prin urmare, o întrebare presantă în cercetare”, afirmă prof. dr. Markus Oberthaler, cercetător la Institutul de Fizică Kirchhoff din Heidelberg. Cu grupul său de cercetare „Synthetic Quantum Systems”, el a dezvoltat un simulator de câmp cuantic în acest scop.
Simulatorul de câmp cuantic creat în laborator constă dintr-un nor de atomi de potasiu, răcit la doar câțiva nanokelvin peste zero absolut. Aceasta produce un condensat Bose-Einstein – o stare mecanică cuantică specială a gazului atomic, care este atinsă la temperaturi foarte scăzute. Prof. Oberthaler explică că acest condensat Bose-Einstein este un fundal perfect pe care devin vizibile cele mai mici excitații, adică modificările stării energetice a atomilor. Forma norului atomic determină dimensionalitatea și proprietățile spațiu-timpului pe care aceste excitații călătoresc ca undele. În Universul nostru, există trei dimensiuni ale spațiului, precum și o a patra: timpul.
În experimentul condus de fizicienii de la Heidelberg, atomii sunt prinși într-un strat subțire. Prin urmare, excitațiile se pot propaga doar în două direcții spațiale – spațiul este bidimensional. În același timp, norul atomic din celelalte două dimensiuni poate fi modelat în aproape orice fel, prin care este posibil să se realizeze și spații-timp curbate. Interacțiunea dintre atomi poate fi ajustată cu precizie printr-un câmp magnetic, modificând viteza de propagare a excitațiilor sub formă de undă pe condensatul Bose-Einstein.
Folosind simulatorul de câmp cuantic, fenomenele cosmice, cum ar fi producția de particule bazată pe expansiunea spațiului și chiar curbura spațiu-timp pot fi măsurate. „Problemele cosmologice au loc în mod normal la o scară inimaginabil de mari. A le putea studia în mod specific în laborator deschide posibilități cu totul noi în cercetare, permițându-ne să testăm experimental noi modele teoretice”, afirmă Celia Viermann, autorul principal al lucrării.
Sursa (traducerea şi adaptarea proprie): studiul ştiinţific „Quantum field simulator for dynamics in curved spacetime” / nature.com
ATENTIE! Intrucat nu toate sursele sunt de incredere si, uneori, este foarte greu pentru a fi verificate, unele articole de pe site-ul lovendal.ro trebuie sa fie luate cu precautie. Site-ul acesta nu pretinde ca toate articolele sunt 100% reale, scopul fiind acela de a prezenta mai multe puncte de vedere si opinii asupra unui anumit subiect (chiar daca acestea par a fi contradictorii). Asadar, erorile si ambiguitatile nu pot fi excluse complet. Prin urmare, nu ne asumam nicio responsabilitate pentru actualitatea, acuratetea, caracterul complet sau calitatea informatiilor furnizate. Utilizatorii folosesc continutul acestui site pe propriul risc.
Conform teoriei relativității a lui Einstein, spațiul și timpul sunt indisolubil legate. În Universul nostru, a cărui curbură este abia măsurabilă, structura acestui spațiu-timp este fixă. Într-un experiment de laborator, cercetătorii de la Universitatea Heidelberg au reușit să realizeze un spațiu-timp eficient care poate fi manipulat. În cercetările lor asupra gazelor cuantice ultrareci, ei au reușit să simuleze o întreagă familie de universuri curbate pentru a investiga diferite scenarii cosmologice și a le compara cu predicțiile unui model teoretic de câmp cuantic. Rezultatele cercetării au fost publicate în revista „Nature”.
