海德堡学院的一组研究人员在他们的实验室中使用冷钾原子建造了一个早期宇宙的模拟物。 该小组在《自然》杂志上发表的论文中描述了他们的模拟器以及如何使用它。 格拉斯哥研究所的 Silke 在同一期刊上发表了一篇新闻与观点文章，概述了该团队在美国所做的工作。
由于缺乏留下的证据，很难了解大爆燃后的最初几分钟发生了什么。 这促使天体化学家仅使用理论来描述可能发生的情况。 为了证明他们的理论，科学家们已经构建了理论上代表所描述条件的模型。 在这项新的努力中，研究人员使用了一种新颖的方法在实验室中建立了一个数学模型来模拟大爆燃后的情况。
从大爆燃创造了膨胀宇宙的理论开始，研究人员试图创建他们所描述的“量子场模拟器”。 由于大多数理论表明早期宇宙可能非常寒冷，接近绝对零，因此研究人员创造了一个特别寒冷的环境。 然后他们添加了钾原子来代表他们试图模拟的宇宙。
使用激光将原子冷却至略低于绝对零并降低速度物理实验模拟器，从而产生玻色-爱因斯坦凝聚体——一种超流体。 随后，研究人员利用专门设计的投影仪发出的光将原子投射到所需的排列位置。 在这种设置下物理实验模拟器，称为声子的超流体激子在两个方向上传播。
通过操纵传播速率，研究人员能够模拟早期宇宙中的理论波传播。 他们认为，他们的超流体的行为有点像在大爆燃之后的这些时刻控制时空和粒子形成的化学物质。
使用模拟器的首批实验之一涉及模拟新生宇宙的膨胀——超流体中的原子以波纹模式进行通信，其模式类似于理论预测的粒子对正在形成。
更多信息：Celia 等人，弯曲时空动力学的量子场模拟器，《自然》（2022 年）。 DOI：10.1038/-022-05313-9
Silke ，承载婴儿宇宙的超流体系统动力学，《自然》（2022）。 DOI：10.1038/-022-03557-z
出版信息：自然