SVEMIR U LABOSU

Fizičari stvorili veliki prasak u kutiji

  • Autor: NJD
  • Zadnja izmjena 13.04.2011 12:07
  • Objavljeno 13.04.2011 u 09:46
Tportal

Tportal

Izvor: tportal.hr / Autor: Tportal

Znanstvenici Sveučilišta u Marylandu tvrde da su kreirali prvi stolni model velikog praska

No tim ističe da nema razloga za strah jer naprava neće razoriti ni svijet ni njihov laboratorij budući da simulira jedino ponašanje svjetlosti na početku stvaranja, a ne i samu eksploziju. Ipak, uređaj bi jednoga dana mogao razjasniti zašto se vrijeme kreće samo u jednom, a ne u oba smjera.

'Mi smo jednostavnom eksperimentalnom geometrijom rekonstruirali proces u kojem se prostor – vrijeme širi', objasnio je Igor Smoljaninov koji je model predstavio u novom broju časopisa Physical Review Letters.

Smoljaninov i Yu-Ju Hung, inženjeri sa Sveučilišta Maryland, svoju su simulaciju napravili od egzotičnih tvari, tzv. metamaterijala koji različitim slojevima materijala skreću svjetlost na neobične načine.

Znanstvenici posljednjih godina metamaterijale uglavnom koriste za stvaranje plašteva nevidljivosti koji skreću svjetlost oko tijela, ali i za izgradnju savršenih leća. Prije nekoliko godina istu su tehniku upotrijebili i za simulacije astronomskih pojava kao što je, primjerice, proces u kojem crne rupe zarobljavaju svjetlost.

Izgradnja malenih modela svemira stručnjacima omogućuje da istražuju njegovu prirodu na način na koji to inače nikako ne bi mogli. Tako uređaj koji su konstruirali Smoljaninov i Hung pruža priliku za proučavanje termodinamičke strelice vremena koja već godinama predstavlja problem u fizici.

Većina zakona fizike funkcionira jednako, bilo da se vrijeme kreće prema naprijed ili unazad, ali ne i drugi zakon termodinamike. Naime, prema njemu entropija, odnosno izjednačavanje razlika u temperaturi, tlaku i kemijskom potencijalu, rastu s vremenom. Zbog toga ljudi ne stare unazad, a razbijeno jaje ne može se popraviti.

Druga iznimka je kozmološka strelica vremena koja pokazuje od velikog praska u pravcu širenja svemira. Ovaj se smjer može povezati s termodinamičkim i pokazuje prema konačnoj toplinskoj smrti svemira, međutim, znanstvenici smatraju da bi se jednoga dana možda mogao okrenuti, pa bi svemir završio u velikom sažimanju.

'Uglavnom se vjeruje da su statistička i kozmološka strelica vremena povezane te da zbog toga ne možemo odvrtjeti veliki prasak unazad i njihov odnos eksperimentalno dokazati', pišu autori. Međutim, pomoću novog uređaja ova bi se situacija mogla promijeniti.

U svoju napravu fizičari sa Sveučilišta u Marylandu ugradili su trake akrila i zlata na takav način da svjetlost lasera u zlatu pobuđuje valove slobodnih elektrona tzv. plazmone. Matematika koja opisuje putanje po kojima se oni kreću ravnim površinama metamaterijala istovjetna je onoj koja opisuje kretanje velikih čestica kroz verziju Minkowskijevog svemira. U tom modelu svemira, nazvanom prema matematičaru Hermannu Minkowskom, Einsteinova je specijalna teorija relativnosti najbolje formulirana, a tri dimenzije prostora kombinirane su s jednom dimenzijom vremena tako da stvaraju četverodimenzionalni prostorno - vremenski kontinuum. Dakle, za razliku od trodimenzionalnog Euklidovog prostora Minkowskijev sadrži i vremensku dimenziju.

Kada su znanstvenici metamaterijal obasjali zelenim svjetlom lasera, vidjeli su trokute plazmona kako izlaze iz jedne točke simulirajući širenje svemira nakon velikog praska. Budući da je metamaterijal nesavršen, zrake svjetlosti koje prolaze kroz njega širenjem se iskrivljuju i ulaze u međusobne interakcije. Ova pojava simulira entropiju i predstavlja termodinamičku strelicu vremena. U metamaterijalu obje simulacije vremenskih strelica pokazuju u istom smjeru.

'To je prilično dobar model vremena', rekao je Smoljaninov.

Tim je također pokušao istražiti je li u njihovom modelu moguće ostvariti putovanje kroz vrijeme. Naime, kada bi uspjeli konstruirati metamaterijal u kojem bi se svjetlost okretala u krugovima, to bi bilo matematički istovjetno kretanju čestica kroz vrijeme. Međutim, pokazalo se da model radi samo na određenim frekvencijama, odnosno da svjetlost koja se ponaša poput čestica koje se kreću kroz vrijeme nije moguće natjerati da kruži.

Pregled tjedna bez spama i reklama

Prijavi se na naš newsletter i u svoj inbox primaj tjedni pregled najvažnijih vijesti!

Napiši ovdje što ti misliš o ovoj temi