Physical Review X

Microcosmos: Conexión cosmológica en la física de una nube de átomos ultrafríos

Microcosmos: Conexión cosmológica en la física de una nube de átomos ultrafríos
El Cosmos y la Humanidad. NASA

Experimentando con una nube de átomos ultrafríos, físicos han descubierto un comportamiento que tiene un parecido sorprendente con el universo en el microcosmos.

Su trabajo, que forja nuevas conexiones entre la física atómica y la expansión repentina del universo temprano, se publica en Physical Review X.

«Desde la perspectiva de la física atómica, el experimento está bellamente descrito por la teoría existente», dice Stephen Eckel, un físico atómico del National Institute of Standards and Technology(NIST) y autor principal del nuevo estudio.

«Pero aún más sorprendente es cómo esa teoría se conecta con la cosmología».

En varios conjuntos de experimentos, Eckel y sus colegas expandieron rápidamente el tamaño de una nube de átomos en forma de rosquilla, tomando instantáneas durante el proceso. El crecimiento ocurre tan rápido que la nube se deja zumbando, y un zumbido relacionado puede haber aparecido, a modo de tono de gran sinfonía cósmica, durante la rápida expansión del universo temprano, una época a la que los cosmólogos se refieren como el período de inflación.

El trabajo reunió a expertos en física atómica y gravedad, y los autores dicen que es un testimonio de la versatilidad del condensado de Bose-Einstein (BEC) -una nube de átomos ultrafríos que puede describirse como un solo objeto cuántico- como una plataforma para probar ideas de otras áreas de la física.

«Quizás esto algún día informe a futuros modelos de cosmología», dice Eckel. «O viceversa. Tal vez haya un modelo de cosmología que sea difícil de resolver, pero que pueda simular el uso de un gas atómico frío».

No es la primera vez que los investigadores conectan BEC y cosmología. Los estudios anteriores imitaban los agujeros negros y buscaban análogos de la radiación predicha para salir de sus límites sombríos.

Los nuevos experimentos se centran en cambio en la respuesta de BEC a una expansión rápida, un proceso que sugiere varias analogías con lo que pudo haber sucedido durante el período de inflación.

La primera y más directa analogía involucra la forma en que las ondas viajan a través de un medio en expansión.

Tal situación no surge a menudo en la física, pero sucedió durante la inflación a gran escala. Durante esa expansión, el espacio mismo extendió las olas a tamaños mucho más grandes y robó energía a través de un proceso conocido como fricción Hubble.

Recibe nuestras noticias en tu correo

Lo más leído