Les expérimentateurs ont reproduit un analogue du Big Bang en laboratoire. Pour ce faire, ils ont utilisé un état quantique exotique de la matière connu sous le nom de condensat de Bose-Einstein (BEC). La réalisation est décrite dans un article scientifique publié dans la revue Physical Review X par un groupe dirigé par Gretchen Campbell de l'Université du Maryland aux États-Unis.
"Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) a parlé en détail de la nature de KBE. Cet état peut être obtenu en refroidissant la substance à des températures qui diffèrent par des fractions négligeables de degré du zéro absolu (-273 ° C). Il est couramment utilisé pour étudier la physique quantique. Cependant, les scientifiques utilisent parfois EBE comme modèle pour les processus astrophysiques mondiaux.
Cette fois, ils se sont intéressés à la première étape de la vie de l'univers, connue sous le nom d'ère de l'inflation. On pense qu'alors en 10 à 35 secondes, le volume de l'espace a augmenté d'au moins 1030 fois. Le début de ce processus est considéré comme le Big Bang dans la cosmologie moderne.
"Notre connaissance de cette expansion est limitée à ce que nous pouvons comprendre en observant [l'espace moderne], car il est naturellement un peu difficile de créer un univers dans un laboratoire", a déclaré Campbell citant Space.com. "L'un des modèles de laboratoire potentiels de l'Univers est le BEC en expansion, un état exotique de matière ultra froide où les fonctions d'onde des atomes se chevauchent et les atomes se comportent comme un."
Les physiciens ont refroidi plusieurs centaines de milliers d'atomes de sodium-23 à une température ultra-basse, grâce à laquelle ils sont passés à l'état de BEC. Puis, dans plusieurs séries d'expériences, ce nuage s'est étendu à une vitesse supersonique. Par exemple, en seulement une milliseconde, son volume a quadruplé. Ceci, bien sûr, est loin d'être le taux d'inflation cosmologique, mais les scientifiques ont des raisons de croire que ces processus sont similaires.
Selon les cosmologistes, alors que l'expansion de l'Univers ralentissait, les particules sont nées de l'énergie du champ qui a généré l'inflation. De même pour ce processus, à mesure que l'expansion du nuage KBE ralentissait, diverses structures y sont nées, y compris des tourbillons et des ondes uniques spéciales, les soi-disant solitons. Lors de l'interaction des particules nouveau-nées dans le jeune Univers, l'énergie stockée en eux a été libérée, ce qui a conduit à l'échauffement de la substance (la température a atteint des valeurs énormes). À peu près la même chose a été observée dans l'interaction des structures dans le BEC.
«J'ai été en fait surpris de voir à quel point nos calculs théoriques correspondaient à ce que nous avons vu dans le laboratoire et à quel point cela a fonctionné», admet Campbell.
À l'avenir, les auteurs prévoient d'étudier plus en détail les interactions complexes dans le nuage KBE à la recherche de nouveaux effets, dont les analogues cosmologiques pourront être trouvés plus tard dans les observations astronomiques.
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«La meilleure partie est que grâce à ces résultats, nous savons maintenant comment concevoir de futures expériences pour obtenir les différents effets que nous espérons voir», dit Campbell.
