Átomos ultrafríos recrean el universo en expansión en un experimento de mesa

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Las similitudes misteriosas unen ideas científicas muy diferentes en formas a veces totalmente sorprendentes.

Una de estas similitudes puede haber permitido a los científicos recrear el universo en expansión.

Los investigadores lograron su hazaña utilizando condensados de Bose-Einstein, que son colecciones de ciertos átomos mantenidos a temperaturas lo más bajas posible.

Los condensados de Bose-Einstein permiten a los científicos observar los efectos de la mecánica cuántica en una escala mucho mayor, y se han utilizado para hacer montones y montones de física.

Estos científicos esperan poder usar sus peculiaridades para modelar el comportamiento del cosmos mucho más grande.

“Es difícil probar las teorías de la cosmología”, le dijo a Gizmodo la autora del estudio Gretchen Campbell, del Joint Quantum Institute de la Universidad de Maryland.

“Tal vez podemos encontrar una manera de estudiar algunos modelos cosmológicos en la escala de laboratorio”.

Todo es una analogía en este sistema.

El vacío del universo está representado por alrededor de 10.000 átomos de sodio confinados a una forma de anillo por haces de luz, mantenidos justo por encima del cero absoluto, la temperatura más baja.

La velocidad de la luz del universo se representa como la velocidad del sonido a través de los átomos.

Las partículas del universo se representan como fonones, las unidades de energía vibratoria (sonido) más pequeñas que viajan a través de los átomos.

Puede sonar completamente diferente, pero parece que los dos sistemas, el universo que se expande y los átomos súper fríos, se rigen por una matemática muy similar.

Eso significa que si observa cómo los átomos cambian con el tiempo, es posible que pueda predecir cómo evolucionó el universo al principio de su vida.
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Dos cosas gobernadas por las mismas ecuaciones deberían cambiar de la misma manera.

Los investigadores aumentaron rápidamente el tamaño del anillo más rápido que la velocidad del sonido, similar a cómo el universo se expandió brevemente más rápido que la velocidad de la luz durante la inflación justo después del Big Bang.

El condensado demostró algunos comportamientos similares a la forma en que la energía pudo haberse comportado en el universo inflado.

Eso incluye fonones que se extienden a medida que el condensado se expande, llamado “desplazamiento al rojo”, y la energía de la expansión se convierte en disturbios vibratorios que recuerdan a las partículas supuestamente creadas cuando la inflación terminaba.

Una vez más, este es solo un primer intento de dibujar la comparación, por lo que no puede reemplazar realmente mirar al espacio.

Pero los científicos han utilizado durante mucho tiempo las analogías en los condensados de Bose-Einstein para explicar cosas extrañas en el universo.

Recientemente, un científico recreó la teoría más famosa de Stephen Hawking sobre la evaporación de los agujeros negros utilizando un condensado de Bose-Einstein.

Campbell espera comprender mejor los efectos que están viendo y diseñar mejor estos experimentos para estudiar estas y otras cosas extrañas que pueden haber sucedido en nuestro universo en expansión.

Y otros están mirando, también. “Considero que los resultados son bastante emocionantes, ya que establecen una conexión novedosa entre cosmólogos y físicos atómicos y de condensados”, dijo Misha Lemeshko, profesora asistente del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, que no participó en este estudio.

“Tratar de explicar el universo primitivo en términos de dinámica de fonones y vórtices en un condensado de Bose-Einstein nos proporciona a nosotros, los físicos ‘terrestres’, una imagen intuitiva y agradable”.

Entonces, si bien no es lo mismo que mirar al universo, modelar el vasto cosmos usando un experimento en un laboratorio puede ser un sustituto esclarecedor.

Fuente: Gizmodo