En ultrakallt vakuumkammare körde en simulering av det tidiga universum och kom med några intressanta fynd om hur miljön såg ut kort efter Big Bang inträffade.
Specifikt klusterade atomerna i mönster som liknar den kosmiska mikrovågsbakgrunden - tros vara ekot av den intensiva bristen som bildade universums början. Forskare har kartlagt CMB med gradvis högre upplösning med hjälp av flera teleskop, men detta experiment är det första i sitt slag som visar hur strukturen utvecklades i början av tiden när vi förstår det.
Big Bang-teorin (inte att förväxla med den populära tv-serien) är avsedd att beskriva universumets utveckling. Medan många uppfattare säger att det visar hur universum kom "från ingenting", säger den samordnade kosmologiska modellen som beskriver teorin ingenting om var universum kom från. Istället fokuserar det på att tillämpa två stora fysikmodeller (allmän relativitet och standardmodellen för partikelfysik). Läs mer om Big Bang här.
CMB är, mer enkelt sagt, elektromagnetisk strålning som fyller universum. Forskare tror att det visar ett eko från en tid då universum var mycket mindre, varmare och tätare och fylldes till randen med vätgasplasma. Plasman och strålningen som omger det kyldes gradvis när universum blev större. (Mer information om CMB finns här.) En gång var glödet från plasma så tätt att universum var ogenomskinligt, men transparensen ökade när stabila atomer bildades. Men resterna är fortfarande synliga i mikrovågsortimentet.
Den nya forskningen använde ultrakallt cesiumatomer i en vakuumkammare vid University of Chicago. När teamet kylde dessa atomer till en miljarddels grad över absolut noll (vilket är -459,67 grader Fahrenheit, eller -273,15 grader Celsius), verkade strukturerna de såg mycket lik CMB.
Genom att släcka de 10 000 atomerna i experimentet för att kontrollera hur starkt atomerna interagerar med varandra kunde de skapa ett fenomen som, mycket grovt sett, liknar hur ljudvågor rör sig i luften.
"Vid denna ultrakoldtemperatur blir atomer kollektiva upphetsade," säger Cheng Chin, en fysikforskare vid University of Chicago som deltog i forskningen. Detta fenomen beskrevs först av den ryska fysikern Andrei Sakharov och är känd som Sakharovs akustiska svängningar.
Så varför är experimentet viktigt? Det tillåter oss att närmare spåra vad som hände efter Big Bang.
CMB är helt enkelt ett fryst ögonblick och utvecklas inte, vilket kräver att forskare djuper i labbet för att ta reda på vad som händer.
"I vår simulering kan vi faktiskt övervaka hela utvecklingen av Sakharov-svängningarna," sa Chen-Lung Hung, som ledde forskningen, tjänade sin doktorsexamen. 2011 vid University of Chicago och befinner sig nu på California Institute of Technology.
Både Hung och Chin planerar att göra mer arbete med ultraljudatomerna. Framtida forskningsinstruktioner kan innehålla saker som hur svarta hål fungerar eller hur galaxer bildades.
Du kan läsa den publicerade forskningen online på VetenskapS webbplats.
Källa: University of Chicago
