Ruang vakum ultrasold menjalankan simulasi alam semesta awal dan menghasilkan beberapa penemuan menarik tentang bagaimana persekitaran kelihatan sejurus selepas Big Bang berlaku.
Secara khusus, atom berkelompok dalam pola yang mirip dengan latar gelombang mikro kosmik - dipercayai sebagai gema dari ledakan kuat yang membentuk permulaan alam semesta. Para saintis telah memetakan CMB pada resolusi yang lebih tinggi secara progresif menggunakan beberapa teleskop, tetapi eksperimen ini adalah yang pertama seumpamanya untuk menunjukkan bagaimana struktur berkembang pada awal masa ketika kita memahaminya.
Teori Big Bang (tidak boleh dikelirukan dengan rancangan televisyen yang popular) bertujuan untuk menggambarkan evolusi alam semesta. Walaupun banyak pakar mengatakan bahawa ia menunjukkan bagaimana alam semesta datang "dari apa-apa", model kosmologi konkordans yang menggambarkan teori tidak mengatakan apa-apa dari mana alam semesta berasal. Sebaliknya, ia menumpukan pada penerapan dua model fizik besar (relativiti umum dan model standard fizik zarah). Baca lebih lanjut mengenai Big Bang di sini.
CMB adalah, lebih mudah dinyatakan, radiasi elektromagnetik yang memenuhi Alam Semesta. Para saintis percaya bahawa ini menunjukkan gema masa ketika Alam Semesta jauh lebih kecil, lebih panas dan lebih padat, dan dipenuhi hingga penuh dengan plasma hidrogen. Plasma dan radiasi di sekitarnya secara beransur-ansur menyejukkan ketika Alam Semesta semakin besar. (Maklumat lebih lanjut mengenai CMB ada di sini.) Pada satu masa, cahaya dari plasma begitu padat sehingga Alam Semesta legap, tetapi ketelusan meningkat apabila atom stabil terbentuk. Tetapi sisa-sisa masih dapat dilihat dalam jarak gelombang mikro.
Penyelidikan baru menggunakan atom cesium ultrasold di ruang vakum di University of Chicago. Apabila pasukan menyejukkan atom-atom ini hingga satu bilion darjah di atas sifar mutlak (iaitu -459,67 darjah Fahrenheit, atau -273,15 darjah Celsius), struktur yang mereka lihat kelihatan sangat mirip dengan CMB.
Dengan memadamkan 10.000 atom dalam eksperimen untuk mengawal seberapa kuat atom berinteraksi antara satu sama lain, mereka dapat menghasilkan fenomena yang, secara kasar, serupa dengan bagaimana gelombang bunyi bergerak di udara.
"Pada suhu yang sangat tinggi ini, atom menjadi bersemangat secara kolektif," kata Cheng Chin, seorang penyelidik fizik di University of Chicago yang turut serta dalam penyelidikan ini. Fenomena ini mula-mula dijelaskan oleh ahli fizik Rusia Andrei Sakharov, dan dikenali sebagai ayustan akustik Sakharov.
Jadi mengapa eksperimen itu penting? Ini membolehkan kita mengesan dengan lebih dekat apa yang berlaku selepas Big Bang.
CMB hanyalah masa yang membeku dan tidak berkembang, memerlukan penyelidik untuk menyelidiki makmal untuk mengetahui apa yang sedang berlaku.
"Dalam simulasi kita benar-benar dapat memantau seluruh evolusi osilasi Sakharov," kata Chen-Lung Hung, yang memimpin penyelidikan, memperoleh gelar Ph.D. pada tahun 2011 di University of Chicago, dan kini berada di Institut Teknologi California.
Kedua-dua Hung dan Chin merancang untuk melakukan lebih banyak kerja dengan atom ultrasold. Petunjuk penyelidikan masa depan boleh merangkumi perkara seperti bagaimana lubang hitam berfungsi, atau bagaimana galaksi terbentuk.
Anda boleh membaca penyelidikan yang diterbitkan dalam talian di SainsLaman web.
Sumber: Universiti Chicago
