Квантовый газ открывает тайны рождения Вселенной ✛ ✎

Оригинал: "Expansion-contraction duality breaking in a Planck-scale sensitive cosmological quantum simulator"
arXiv:2506.02719v3 · 2025-06-03 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Сверххолодные атомы становятся миниатюрной моделью космоса, чтобы проявить скрытую рябь, оставшуюся от Большого взрыва.

Чтобы заглянуть в прошлое на 14 миллиардов лет, не нужен телескоп — достаточно облачка атомов, охлаждённых почти до абсолютного нуля. В состоянии конденсата Бозе–Эйнштейна, открытого Бозе и Эйнштейном, атомы сливаются в гигантскую синхронную волну. Настроив магнетизм, учёные превращают эту волну в крошечный «пруд», который моделирует пространство-время сразу после Большого взрыва — с его рябью первичных неоднородностей. Главное открытие: когда «пруд» расширяется (как наша Вселенная), мелкая рябь бесследно исчезает, а когда сжимается — пропадает крупная. Это «планковское затухание» нарушает симметрию: вопреки ожиданиям, рябь неодинакова на всех масштабах. Такой эффект — прямое следствие того, что пространство на мельчайших масштабах перестаёт быть гладким (свою роль играет искривление). Впервые лабораторный трюк позволяет отличить инфляционную теорию Алана Гута от других сценариев и заглянуть за рамки Стандартной модели без гигантских ускорителей. Температура этого «космоса» в сто миллионов раз ниже, чем в межзвёздной пустоте: малейшее тепло разрушило бы всю симуляцию.

Газ охлаждают до нескольких миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля — так холодно, что даже реликтовое излучение, остывшее после Большого взрыва, кажется горячим.

k^2 W_k = a^2 \lambda_{pl}^{-2} F^2(k \lambda_{pl} / a)
Дисперсионное соотношение для мод возмущений: квадрат волнового числа умножается на спектр мощности и зависит от планковской длины λ_pl, которая задаётся шириной ловушки. Это показывает, как лабораторные параметры связаны с квантово-гравитационным масштабом.
Учёные
Alan GuthAlexander FriedmannAndrei LindeGeorges LemaîtreJames PeeblesAdam Riess
Понятия
планковское время несингулярная космология космологический отскок квантовое моделирование космологии квантовая флуктуация при инфляции опыт с двумя щелями космологическое моделирование сокращение нуклеация космических пузырей инфлатон космологическая постоянная квантовый эффект Холла планковский масштаб планковская масса квантовые ряби квантовые флуктуации вакуума столкновение пузырей