Een experiment dat het heelal simuleert met behulp van ultrakoude kaliumatomen laat zien dat in een gekromd, uitdijend heelal in de lege ruimte paren van deeltjes ontstaan.

Onderzoekers hebben een klein, uitdijend heelal gesimuleerd met een wolkje extreem koude kaliumatomen. Dat kan helpen om kosmische verschijnselen te begrijpen die lastig te detecteren zijn. Een voorbeeld daarvan zijn paren van deeltjes die ontstaan uit de lege ruimte als het heelal uitdijt.

Quantumfysicus Markus Oberthaler van de Universiteit van Heidelberg in Duitsland en zijn collega’s koelden meer dan twintigduizend kaliumatomen af in een vacuüm. Dat deden ze door ze met behulp van lasers te vertragen. Zo verlaagden ze de temperatuur tot ongeveer 60 nanokelvin, ofwel 60 miljardste van een graad boven het absolute nulpunt.

Europees-Japanse satelliet gaat wolken onderzoeken om klimaatmodellen te verbeteren
LEES OOK

Europees-Japanse satelliet gaat wolken onderzoeken om klimaatmodellen te verbeteren

Ondanks hun ogenschijnlijke alledaagsheid is er nog veel onbekend over wolken en hun invloed op ons klimaat. De Europees-Japanse Earthcaresatelliet mo ...

Mensenhaar

Bij deze temperatuur vormden de atomen een wolkje ter grootte van een mensenhaar. In plaats van te bevriezen, vormden ze een quantummechanische, vloeistofachtige materiefase die een Bose-Einstein-condensaat wordt genoemd.

In deze toestand kun je atomen besturen door er licht op te schijnen. Met behulp van een kleine projector konden de onderzoekers de dichtheid van de atomen, hun positie in de ruimte en de krachten die zij op elkaar uitoefenen nauwkeurig instellen.

Door deze eigenschappen te bepalen, liet het team de atomen een vergelijking volgen die ‘ruimtetijdmetriek’ wordt genoemd. In het echte universum bepaalt deze metriek hoe krom de ruimte is, wat de snelheid van licht is, en hoeveel licht afbuigt in de buurt van zware objecten. Dit is het eerste experiment waarbij koude atomen zijn gebruikt om een gekromd en uitdijend heelal te simuleren, aldus Oberthaler.

Toen de onderzoekers hun atomen gebruikten om een uitdijend heelal te simuleren, bewogen de atomen in precies het patroon van rimpelingen dat verschijnt als er deeltjes uit het niets ontstaan. Volgens de onderzoekers wijst dit erop dat de deeltjes ook ontstaan in een echt uitdijend heelal, zoals het dat waarin wij leven.

Inspiratie

Natuurkundige Stefan Floerchinger van de Universiteit van Jena in Duitsland, die deel uitmaakte van het onderzoeksteam, zegt dat experimenten kunnen leiden tot een beter begrip van de quantumeigenschappen van het heelal.

Quantumfysicus Alessio Celi van de Autonome Universiteit van Barcelona in Spanje onderstreept dat. Hij zegt dat het experiment een nieuwe, nauwkeurige proeftuin is is om quantumeffecten en zwaartekracht samen te brengen. Natuurkundigen weten nog altijd niet precies hoe die twee samengaan. Met experimenten met ultrakoude atomen kunnen ze ideeën uitproberen. Zo kunnen ze inspiratie opdoen voor daadwerkelijke waarnemingen in het echte heelal.