德国海德堡大学研究团队在实验室使用冷冻的钾原子模拟宇宙初期 _德国

德国海德堡大学研究团队在实验室使用冷冻的钾原子模拟宇宙初期(Credit: Pixabay/CC0 Public Domain)
据台北市立天文科学教育馆网站：德国海德堡大学（Universität Heidelberg）的研究团队在实验室使用冷冻的钾原子模拟宇宙初期。发表在《自然》（Nature）期刊的论文中，研究团队描述了他们的模拟实验以及实验过程。英国诺丁汉大学（University of Nottingham）的希尔克.魏因富特纳（Silke Weinfurtner）博士也在《自然》期刊发表了一篇焦点新闻概述这个团队的研究工作。
科学家一直缺乏证据，以理解宇宙大霹雳刚爆炸的几分钟。目前天文物理学家仅能用理论，来描述可能发生的过程。为了能够证实他们的理论，这回研究人员使用一种新的方法，建立与理论条件相似的物理模型，在实验室模拟大霹雳后的那一瞬间。
宇宙学初始和演化理论的开端，就从大霹雳启动了宇宙膨胀开始，研究人员试图创造他们所说的「量子场模拟」。由于大多数理论认为早期宇宙非常寒冷，接近绝对零度，因此需建立一个非常低温的实验环境，研究人员在模拟环境中加入钾原子，以呈现宇宙初期的样子。
原子被冷却到略高于绝对零的温度，用激光给予减速，以产生玻色-爱因斯坦凝聚，一种超流体。研究人员藉由实验操控传播的速度，观察超流体在量子动力学的行为，模拟宇宙初期理论上的波传播。他们认为在大霹雳后的那一瞬间，超流体的行为略同于物理理论所言，会影响时空和粒子的诞生。
这是首次在实验室模拟早期宇宙膨胀的状态，仿照可以创造成对粒子环境的预测理论，观察原子超流体在系统中的动力学，开创了在实验室研究早期宇宙及相对量子场论动力学的新时代。