Simulación física del universo temprano

El proyecto también explorará el mundo de la computación cuántica.
Vía Eurekalert

Cheng Chin hará una cámara de vacío en su laboratorio, el más frío lugar en Chicago, para simular las calientes condiciones que siguieron al big bang en los primeros momentos del universo.

Los astrofísicos creen que los momentos posteriores al big bang, las partículas subatómicas fueron propagadas regularmente a través de un un ambiente uniforme que impregnó el universo. "Luego de miles de millones de años, nuestro universo está hoy lejos de ser uniforme, con toda clase de estructuras complejas: galaxias, sistemas planetarios, usted y yo", comentó Chin. "Cuál es el origen de estas complejidades y cuándo y cómo se desarrollaron?"

Un escenario, llamado fluctuación cuántica, describe un proceso al azar. Chin lo comparó con arrojar frijoles al piso. Cualquier patrón que se forme se originará por probabilidad. La teoría alternativa depende de lo que los científicos llaman mecanismo Kibble-Zurek en el que la materia experimentará una trasición de fase.

En la física de todos los días, una transición de fase ocurre cuando los copos de nieve forman vapor de agua fría en un día de invierno. En el mundo de las partículas subatómicas, la materia experimenta transiciones de fase más exóticas en condiciones de ultra frío o ultra calor. De acuerdo a las leyes de la cuántica, estas transiciones muestran un comportamiento universal a pesar de que ocurran a temperatura de frío absoluto o bajo condiciones de big bang a muchos miles de millones de grados.

Los físicos no pueden recrear el big bang en la Tierra, pero pueden observar cómo los átomos uniformemente distribuidos forman patrones en una cámara de vacío ultrafría. En su laboratorio en el Gordon Center for Integrative Science, Chin enfriará los átomos en una cámara de vacío a mil millonésimas de grado sobre el cero absoluto - es decir a 273 grados celsios bajo cero.

Los átomos superfríos se transformarán en un superfluído, una estado exótico de la materia que difiere dramáticamente de los sólidos, líquidos y gases que dominan la vida diaria. Como el medio más uniforme que la tecnología puede producir, los átomos ultrafríos en este superfluído simularán cómo la materia regularmente distribuída forma modelos bajo extremas condiciones.

Si el proceso Kibble-Zurek operó luego del big bang, vacíos y grupos de materia se formaron mientras el universo se expandía y enfriaba durante miles de millones de años, permitiendo la formación de galaxias intercaladas con enormes espacios vacíos. "Las estructuras cósmicas formadas de esta forma tendrían propiedades predictibles y no son totalmente azarosas", dijo Chin.

Además de estudiar estos átomos para comprender el desarrollo del universo, el científico intentará estudiar el mundo subatómico para aplicarlo a la computación cuántica. Específicamente, el estudio de la llamada coherencia cuántica, mecanismo que limita la vida y performance de una computadora de este tipo.

Más información en Wikipedia:

http://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estado

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica