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新宝6创造奇迹登录原子云的扩展为宇宙学问题提供了见识

2020-03-10 13:56运营 人已围观

简介原子云的扩展为宇宙学问题提供了见识 不断扩大的环形原子云与早期宇宙具有几个惊人的特征 (来源:e edwards / jqi) 研究人员在研究超冷原子云时发现了行为,该行为与微观世界中的...

原子云的扩展为宇宙学问题提供了见识

不断扩大的环形原子云与早期宇宙具有几个惊人的特征

(来源:e

edwards / jqi)

研究人员在研究超冷原子云时发现了行为,该行为与微观世界中的宇宙极为相似

他们的工作在原子物理学和早期宇宙的突然膨胀之间建立了新的联系,并于4月19日在《 physical review x》上发表,并在《 physics》上发表

美国国家标准与技术研究院(nist)的原子物理学家,新论文的主要作者斯蒂芬·埃克尔(stephen eckel)从原子物理学的角度出发,用现有的理论对实验进行了漂亮的描述

但是,更为惊人的是该理论与宇宙学的联系

在几组实验中,埃克尔(eckel)和他的同事们迅速扩大了甜甜圈形原子云的大小,并在此过程中进行了快照

增长如此之快,以至于云被嗡嗡作响,并且在宇宙学早期被称为宇宙膨胀时期的早期宇宙迅速扩张期间,相关的嗡嗡声可能已经出现在宇宙尺度上

这项工作汇集了原子物理学和引力方面的专家,作者说,这证明了玻色-爱因斯坦凝聚物(bec)的多功能性,原子超冷原子云可描述为单个量子对象,是测试思想的平台来自物理学的其他领域

埃克尔说,也许有一天这将为未来的宇宙学模式提供参考

或相反亦然

也许会有一个宇宙学模型很难解决,但是您可以使用冷原子气体进行模拟

研究人员不是第一次将bec与宇宙学联系起来

先前的研究模仿了黑洞,并搜索了预计从其阴影边界喷出的辐射的类似物

相反,新的实验侧重于bec对快速扩张的反应,这一过程提出了与通货膨胀时期可能发生的情况的几种类比

第一个也是最直接的类比涉及波通过膨胀介质传播的方式

这种情况在物理学中并不经常发生,但发生在大规模的通货膨胀期间

在膨胀过程中,空间本身将任何波伸展到更大的尺寸,并通过称为哈勃摩擦的过程从中窃取能量

在一组实验中,研究人员发现了原子云中的相似特征

他们像在早期宇宙中的波一样,将声波压印到其环上有更多原子,更少原子的云交替区域上,并观察它在膨胀过程中是否散开

毫不奇怪,声波伸展了,但其振幅也减小了

数学计算表明,这种阻尼看起来就像哈勃摩擦一样,并且通过计算和数值模拟可以很好地捕捉到这种行为

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联合量子研究所(jqi)的nist联合主任,论文的合著者格蕾琴·坎贝尔(gretchen campbell)说,就像用锤子敲打bec一样,它令我震惊,以至于这些模拟很好地复制了正在发生的事情

在第二组实验中,团队发现了另一个更具投机性的类比

对于这些测试,他们使bec没有任何声波,但引起了相同的扩展,观察bec来回晃动直到放松

在某种程度上,这种放松也类似于通货膨胀

推动宇宙膨胀的一些能量最终最终在我们周围创造了所有物质和光

尽管发生这种情况的方法有很多理论,但宇宙学家们并没有完全确定这种剩余能量如何转化为我们今天看到的所有物质

在bec中,膨胀的能量很快转移到了像声波在环周围传播的物体上

关于这种情况为什么会发生的一些早期猜测看起来很有希望,但是他们未能准确预测能量的传递

因此,研究小组转向了数值模拟,可以捕获更完整的物理图像

出现了一个关于能量转换的复杂解释:扩展停止后,环外边缘的原子撞击其新的扩展边界,并反射回云的中心

在那里,它们干扰了仍然向外传播的原子,从而在中间形成了一个几乎没有原子可以生存的区域

这个不可居住区域两侧的原子具有不匹配的量子特性,例如两个相邻的时钟不同步

这种情况非常不稳定,最终崩溃,导致整个云层形成漩涡

这些漩涡或小的量子漩涡会破裂并产生围绕环传播的声波,就像膨胀后剩下的粒子和辐射一样

一些涡旋甚至从bec的边缘逸出,造成不平衡,使云层旋转

与哈勃摩擦类似,与晃动原子如何产生数十个量子漩涡有关的复杂故事可能与通货膨胀期间和之后所发生的事情没有相似之处

但该论文的合著者,马里兰大学物理学教授特德·雅各布森(ted jacobson)则表新宝6创造奇迹登录示,他与原子物理学家的互动产生了这些技术成果之外的收益

雅各布森说,我从他们那里学到的东西,以及从对这样一个实验的大量思考中获得的知识,是思考宇宙学问题的新方法

他们学会了思考以前从未想过的bec方面

这些有用或重要的还有待观察,但这无疑是令人鼓舞的

埃克尔(eckel)回应了同样的想法

他说,ted让我以不同的方式来思考bec中的流程,并且只要您解决问题,并且从不同的角度看待它,它就会为您提供更好的机会来实际解决该问题

未来的实验可能会更仔细地研究膨胀过程中复杂的能量传递,甚至可能寻求进一步的宇宙学类比

令人高兴的是,从这些结果来看,我们现在知道将来如何设计实验,以针对我们希望看到的不同效果,坎贝尔说

随着理论家提出模型,它的确为我们提供了一个测试平台,在这里我们可以实际研究那些模型并查看会发生什么

出版物:s

eckel等,《快速膨胀的玻色-爱因斯坦冷凝物:实验室中的膨胀宇宙》,物理

第十版,2018年; doi:10.1103 / physrevx.8.021021

宣威市合盛渔业有限公司综合报道

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