2021-04-08 20:52:09
#فــیزیـک_کــوانــتوم
دانشمندان ساختار کوانتومی اولیه جهان ما را شبیه‌سازی کردند.
اگر به اندازه کافی به سوی آسمان‌ها پیش برویم، جهان شروع به شباهت پیدا کردن به شهری در شب می‌کند کهکشان‌ها ویژگی‌های لامپ‌های خیابانی را دارند که در محله‌های تاریک متصل به بزرگراه‌های گازی که در امتداد سواحل نیستی بین‌کهکشانی حرکت می‌کنند به هم چسبیده‌اند.
این نقشه جهان از قبل مقدر شده بوددر کوچک‌ترین لرزش‌های لحظات فیزیک کوانتوم بعد از انفجار بزرگ که به گسترش فضا و زمان حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش آغاز شد. با این حال، این نوسانات دقیقا چه بودند و چگونه فیزیک را به حرکت در‌آوردند که اتم‌ها را به درون ساختارهای عظیم کیهانی که ما امروزه می‌بینیم شناور کند، هنوز هم بسیار دور از واقعیت است.
یک تحلیل ریاضی جدید از لحظات پس از دوره‌ای به نام دوره تورم نشان میدهد که نوعی ساختار ممکن است حتی در یک کوره کوانتومی جوشان وجود داشته باشد که جهان کودک را پر کرده است و این می‌تواند به ما کمک کند تا طرح امروز آن را بهتر درک کنیم.
استروفیزیک‌دانان دانشگاه گوتینگن در آلمان و دانشگاه اوکلند در نیوزیلند از ترکیبی از شبیه‌سازی‌های حرکت ذره و نوعی مدل‌سازی جاذبه کوانتوم برای پیش‌بینی چگونگی تشکیل ساختارها در چگالش ذرات پس از تورم استفاده کردندمقیاس این نوع مدل‌سازی کمی گیج‌کننده است ما در مورد توده‌های ۲۰ کیلوگرمی فشرده در فضایی به سختی ۲۰-۱۰ متر صحبت می‌کنیم در زمانی که جهان فقط ۲۴-۱۰ ثانیه قدمت داشت. فضای فیزیکی ارائه‌شده توسط شبیه‌سازی مایک میلیون مرتبه در یک پروتون قرار می‌گیرد.
این احتمالا بزرگ‌ترین شبیه‌سازی از کوچک‌ترین ناحیه جهان است که تاکنون انجام شده است
بیشتر آنچه که ما در مورد این مرحله اولیه از وجود جهان می‌دانیم تنها بر اساس این نوع زیرکی ریاضی است قدیمی‌ترین نوری که هنوز هم می‌توانیم در جهان ببینیم، تابش پس‌زمینه کیهانی (CMB) است، و کل نمایش تا آن زمان تا حدود ۳۰۰۰۰۰ سال در جاده بوده است.
اما در این انعکاس ضعیف اشعه باستانی نشانه‌هایی از اتفاقاتی که در حال رخ دادن بود، وجود دارد. نور CMBs به صورت ذرات اساسی منتشر می‌شد که از سوپ گرم و متراکم انرژی، در چیزهایی که به عنوان عصر بازترکیب شناخته می‌شوند، با اتم‌ها ترکیب می‌شدند.
نقشه این تابش پس‌زمینه در آسمان نشان میدهد که جهان ما در حال حاضر نوعی ساختار با چند صد هزار سال سن داردذرات کمی خنک‌تر و ذرات کمی گرم‌تر وجود داشتند که ممکن بود ماده را به مناطقی که ستارگان شعله‌ور می‌شوند کهکشان‌های مارپیچی و توده‌های عظیم به درون شهر کیهانی که امروز می‌بینیم سرازیر کنند.
این سوالی را مطرح می‌کندفضایی که جهان ما را می‌سازد در حال گسترش است به این معنی که جهان باید زمانی بسیار کوچک‌تر بوده باشد. بنابراین منطقی است که همه چیزهایی که اکنون در اطراف خود می‌بینیم، زمانی در یک حجم قرار گرفته بودند که برای ظهور چنین وصله‌های گرم و خنک محدود شده بودند. مثل یک فنجان قهوه در کوره، هیچ راهی برای خنک شدن نبود قبل از اینکه دوباره گرم شود.
دوره تورم به عنوان راهی برای حل این مشکل پیشنهاد شد در تریلیونیم ثانیه از انفجار بزرگ بیگ بنگ جهان ما به اندازه یک مقدار دیوانه‌وار رشد کرد در اصل هر گونه تغییرات در مقیاس کوانتومی را در مکان منجمد کرد گفتن اینکه این اتفاق در یک چشم به هم زدن رخ داد هنوز هم عدالت را رعایت نمی‌کند این انفجار در حدود ۱۰۳۶ ثانیه بعد از انفجار بزرگ شروع می‌شد و با ۱۰۳۲ ثانیه به پایان می‌رسید اما به اندازه کافی بود تا فضا به نسبت‌هایی برسد که از صاف شدن دوباره تغییرات کوچک در دما جلوگیری کند.
محاسبات محققان در این لحظه کوتاه پس از تورم متمرکز است نشان میدهد که چگونه ذرات بنیادی جمع شده از کف موج‌های کوانتومی در آن زمان می‌توانند هاله‌های مختصری از ماده را به اندازه کافی متراکم تولید کنند تا خود فضازمان را چروکیده کند.
بندیکت اگمیر ستاره‌شناس دانشگاه گوتینگن اولین نویسنده این مقاله می‌گویدشکل‌گیری چنین ساختارهایی، و همچنین حرکات و تعاملات آنها باید باعث ایجاد نویز زمینه امواج گرانشی شده باشدبا کمک شبیه‌سازی‌های ما می‌توانیم قدرت این سیگنال موج گرانشی را محاسبه کنیم که ممکن است در آینده قابل‌اندازه‌گیری باشد.
در برخی مواردتوده‌های شدید چنین اشیائی می‌توانند ماده را به درون سیاهچالههای اولیه بکشند اشیائی که فرض می‌شود به کشش مرموز ماده تاریک کمک می‌کنندواقعیت این است که رفتار این ساختارها از انبوه شدن جهان ما در مقیاس بزرگ امروزی تقلید می‌کند و لزوما به این معنی نیست که آن به طور مستقیم مسئول توزیع ستارگان گاز و کهکشان‌ها است.
3.8K viewsSophia ghasemi, 17:52
Q
