Gekrümmte Universen im Quantenfeldsimulator Raumzeit Universum
Physikerinnen und Physiker der Universität Heidelberg melden, einen Quantenfeldsimulator entwickelt zu haben, mit dem sich gekrümmte Universen simulieren lassen. Ein solcher Simulator ist bedeutsam, weil man damit manche kosmischen Phänomene erstmals messen könnte, beispielsweise die Produktion von Teilchen aufgrund der Expansion des Raums und die Raumzeitkrümmung."Kosmologische Fragestellungen laufen normalerweise auf unvorstellbar großen Skalen ab.
Der Quantenfeldsimulator gründet auf dem Bose-Einstein-Kondensat, einem Aggregatzustand, bei dem ein Gas von extrem geringem Druck auf wenige Nano-Kelvin über dem absoluten Nullpunkt herabgekühlt wird . Die Heidelberger Arbeitsgruppe unter der Leitung von Professor Markus Oberthaler setzt dafür eine Wolke von Kalium-Atomen ein.
Im Simulator, den die Arbeitsgruppe seit mehreren Jahren fortentwickelt, lässt sich nun die Form der Atomwolke manipulieren und damit die Dimensionalität und die Eigenschaften der Raumzeit. Das ist für die Forschung nützlich, weil man bisher für manche kosmologischen Fragen nur Beobachtungen und Messungen an unserem eigenen Universum heranziehen kann, bei dem aber die Struktur der Raumzeit vorgegeben ist.
"Für Wellen auf dem Kondensat ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit abhängig von der Dichte und der Wechselwirkung der Atome. Das gibt uns die Möglichkeit, Bedingungen wie in einem expandierenden Universum zu schaffen", erklärt Professor Stefan Flörchinger, zuvor Wissenschaftler an der Universität Heidelberg und seit Anfang dieses Jahres an der Universität Jena.
Der Quantenfeldsimulator wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1225 "Isolierte Quantensysteme und Universalität unter extremen Bedingungen" der Universität Heidelberg entwickelt.
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