Forskare simulerar slutet av universum

Forskare vid University of Maryland simulerade precis slutet av universum, även känd som 'Big Crunch'. Elektroingenjören Igor Smolyaninov från University of Maryland, som arbetar med kollegorna Ehren Hwang och Evgenii Narimanov, publicerade enpapperpå detta senaste Big Crunch-experiment. Det dök upp på fysikpre-print-webbplatsen arXiv den 20 juli 2011.

The Big Crunch sitter hela vägen mittemot Big Bang på rum-tidskontinuumet. Big Bang är en teori om hur universum började. Den postulerar att materia och ljus började som ett och sedan exploderade isär. Denna explosion skapade det universum vi känner idag. Däremot är Big Crunch en teori som förklarar hur vårt universum så småningom blir ogjort: det viks tillbaka till sig självt och kollapsar till ett svart hål. University of Maryland forskare försökte få grepp om denna senare teori.

Bildkredit:Igor Smolyaninov/arXiv via WIRED

För att göra det använde de det som kallas metamaterial – i det här fallet en plast som kallas polymetylmetakrylat inbäddad i ett rutnät på guldfilm. Forskare kan använda material som detta för att testa hela universums beteende eftersom de matematiska ekvationerna som används för att beskriva ljus som färdas genom metamaterial är desamma som ekvationerna som används för att beskriva rum och tid. Denna matematiska likhet är det som gör det möjligt för fysiker att undersöka stora kosmiska frågor i en mikrokosmisk miljö.

Bildkredit:Igor Smolyaninov/arXiv via WIRED

Som sagt, i sitt Big Crunch-experiment exciterade UM-forskarna plötsligt partiklar kända som plasmoner med en laserstråle, vilket vände upp 'saften' i deras analoga, tunnfilmsuniversum. Och sedan … fanns det ingen mer juice alls.

Fysiken är lite bortom mig, så jag bjuder in alla att hjälpa mig att analysera exakt vad som hände. Detta är vad WIREDs Brandon Keim beskriver:

När foton-elektronvågor som kallas plasmoner flödade genom guldet följde de reglerna för ett universum med två dimensioner av rymd och en av tid, sa Smolyaninov. När de flödade genom plasten följde de reglerna för ett universum med en dimension av rymd och två av tid.

När ämnena är placerade vinkelrätt mot varandra, som på detta rutnät, så springer en dimension av tid mot en dimension av rymden. När plasmoner exciterade av en laserstråle strömmade genom plasten och träffade guldet tog tiden i praktiken slut. Plasmoner divergerade vid den gränsen, deras fotoner steg i energi i enlighet med förutsägelser.

Lite komplicerat, eller hur? Det låter som att rum och tid kolliderade på ett vinkelrätt sätt, där plasten mötte guldet. Och de avbröt varandra genom att möta en ömsesidig återvändsgränd. Med andra ord, universum 'stoppade'.

I liknande framtida studier, säger Smolyaninov, hoppas han att också hitta spår av vad som kallas Hawking Radiation, ett kvantfenomen som först beskrevs av Stephen Hawking. Det är en typ av strålning som sägs finnas vid kanten av svarta hål.