用超冷原子模仿宇宙大爆炸的初始状态，可以看到宇宙膨胀的新特征

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本文作者：今日头条

宇宙首次从亚原子大小膨胀到一颗葡萄大，关于这个时期的理论测试一直很困难，因为研究人员不能重现这种极端的情况。

现在，物理学家通过创建一个由超冷原子组成的宇宙模型，在实验室中模拟了这种宇宙膨胀。科学家采用快速增加环状原子云大小的方法，系统地模拟了宇宙膨胀的初期，光波是如何被拉伸和衰减的。

迄今为止，该系统模拟了一些理论上已经熟悉的现象。但是在未来，它可以解决一些棘手的问题，比如早期宇宙密度的变化是如何导致星系和其他结构的形成。

该科研团队主要来自马里兰州盖瑟斯堡的美国国家标准与技术研究院（NIST），他们使用了一种称为玻色-爱因斯坦凝聚体的物质状态。

研究人员使用了数十万个原子，当它们冷却到绝对零度以上几十亿分之一时，它们的行为就像波浪的状态重叠，形成一个单一的量子系统。据介绍，物理学家以前使用类似的系统来模拟实验室中的黑洞以及模拟高温超导体。

通过玻色-爱因斯坦凝聚体的相关模拟实验，可以描述光在宇宙初期时是如何通过空间移动的。原子物理学家Stephen Eckel说，在实验中，研究人员使用激光将原子囚禁在一个环中，并用一系列手段控制光束，使它们能够操纵固定的原子。

为了模拟宇宙的扩张，科学家以声音的速度扩张了环状原子云的半径，这项实验非常具有挑战性。研究人员随后将声波引入系统，并观察它们随着环形扩大而产生怎样的演变。

随着环状原子云的膨胀，研究人员发现声波的长度在增加，这种行为近似地模拟了一种称为红移的现象，随着空间的扩展，光线逐渐延伸并因此增加其波长。

科学家还发现扩张过程中，象重叠波浪的原子状态，其强度逐渐减弱，这描述了早期宇宙中光波的振幅如何随着它们在扩张空间失去能量而下降。

物理学家另外观察到了一种更为复杂的“预热”效应。研究人员认为，“预热”是在宇宙膨胀结束时发生的，当初始宇宙快速膨胀的能量消散，就形成了我们今天看到的粒子和物质。

物理学家格雷琴.坎贝尔表示：将来，科研团队希望能够更精确地使用超冷原子来测量，并寻找新的宇宙学现象。

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