„Kvantová simulace“ předvedla vesmír v první biliontině sekundy  
Když smícháte simulace pohybů částic s kvantovým modelováním gravitace, tak dostanete simulace vesmíru v nepatrném zlomku okamžiku po kosmologické inflaci. Celá simulace by se v reálné velikosti vešla do jediného protonu. Asi tak milionkrát. Přesto v ní vědci objevili inflační hala hmoty, která by po sobě mohla zanechat dodnes čitelný otisk v gravitačním vlnění vesmíru.

 

Kvantová simulace vesmíru. Vlevo nahoře začátek, vpravo konec, vlevo dole detail, zobrazují hmotu o váze asi 20 kg. Kredit: Jens Niemeyer, University of Göttingen.
Kvantová simulace vesmíru. Vlevo nahoře začátek, vpravo konec, vlevo dole detail, zobrazují hmotu o váze asi 20 kg. Kredit: Jens Niemeyer, University of Göttingen.

Dnešní vesmír je doopravdy rozlehlý, plný hvězd, galaxií, plynu, prachu a podobných věcí. Nic moc nenasvědčuje tomu, že kdysi byl zřejmě velký tak, že byste ho bez potíží nevědomky zašlápli. První okamžiky čerstvě zrozeného vesmíru byly nesmírně bouřlivé, extrémní, důležité a odehrály se na velmi skromném prostoru, alespoň z dnešního pohledu. Modelovat takový vesmír přitom vůbec není snadné.

 

 

Jens Niemeyer / University of Göttingen.
Jens Niemeyer / University of Göttingen.

 

Jens Niemeyer z německé Georg-August-Universität Göttingen a jeho kolegové pozoruhodným způsobem analyzovali okamžiky mladičkého vesmíru, které následovaly po stále velmi záhadné epizodě velkolepého nafouknutí kosmologickou inflací, která zřejmě proběhla v době 10-36 až 10-32 sekundy po Velkém třesku. Jejich výsledky přitom ukazují, že už tehdy, když vesmír ze všeho nejvíc připomínal kvantovou pec, která zešílela, vznikaly struktury, které ovlivnily další osud vesmíru a jeho dnešní podobu.

 

Niemeyerův tým namíchal exotický drink simulací pohybu částic s kvantovým gravitačním modelováním. Jejich kvantová simulace byla nastavená tak, že hmota o celkové váze asi 20 kilogramů byla nacpána do prostoru o velikosti 10-20 metru, což odpovídá době, kdy bylo vesmíru asi tak 10-24 sekundy. Jak trefně poznamenává Niemeyer, celá jejich slavná simulace by se v reálu vešla do jediného protonu – a to asi tak milionkrát. Podle něj jde o nejpodrobnější simulaci doposud nejmenší oblasti ve vesmíru, jakou kdo kdy zatím udělal.

 

Georg-August-Universität Göttingen, logo.
Georg-August-Universität Göttingen, logo.

 

Badatelé se soustředili na vývoje bezprostředně po inflaci vesmíru. Jejich kvantová simulace ukázala, že když se v té době vynořovaly částice z pěny kvantových vln, tak při tom dočasně vznikala hala hmoty (inflation halos), která byla natolik hustá, že ohýbala samotný časoprostor. Zároveň tato hala mohla přispívat ke vzniku primordiálních černých děr, pokud existovaly. Inflační hala měla mít jen extrémně jepičí život a velice brzy by se vypařila do změti elementárních částic. Jejich existence by ale zřejmě nezůstala bez následků.

 

Autoři studie jsou přesvědčeni, že tyto struktury v extrémně mladém vesmíru, jejich vznik, pohyby i vzájemné interakce, musely vytvářet šum gravitačních vln. Kvantová simulace vesmíru by měla přispět k odhadnutí podoby takového primordiálního signálu. Není vyloučeno, že se stále vlní vesmírem, a že bychom ho mohli detekovat. Uvidíme, jestli někdy gravitační astronomové vyloví takový signál z nezměrného vesmírného oceánu.

 

Literatura

Georg-August-Universität Göttingen 24. 3. 2021.

Physical Review D 103: 063525.

Datum: 28.03.2021
Tisk článku

Související články:

Nové modely vědeckého publikování - Světélko na konci tunelu?     Autor: Jaroslav Flegr (23.04.2016)
Illustris: The Next Generation je nejpokročilejší simulací vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (02.02.2018)
Umělá inteligence poprvé simulovala vesmír: Rychle, přesně a nikdo neví jak     Autor: Stanislav Mihulka (27.06.2019)
TNG50 je nejvíce detailní simulací vesmíru v dosavadní historii     Autor: Stanislav Mihulka (01.12.2019)



Diskuze:

Hustota

Jará Šustr,2021-03-30 12:49:56

Tak já tedy nevím.
https://www.youtube.com/watch?v=Uh7X4DvVMfc&ab_channel=LLionTV

Odpovědět

s"y"mulace

Milan Vnouček,2021-03-29 14:25:22

Podstatou simulace je, že se to spočítá (to dělá počítač). Aby se to spočítalo je třeba zadat JAK se to bude počítat (rovnice) a OKRAJOVÉ PODMÍNKY ( nadefinované, předem známé konstanty). Výsledek je něco co s něčím porovnáme (třeba se současným vzhledem vesmíru). Pokud se v tom dále povrtáme můžou z toho vykukovat jevy, které by se daly "možná" změřit.
Reliktní záření bylo také původně označováno za rušení, a kvůli tomu přišlo o domov několik zcela nevinných holubů.
Pokud se něco takového jako "reliktní gravitační vlny" má hledat tak na to bezpečně LIGO a VIRGO stačit nebudou, protože tyto vlny budou velice slabé stejně jako to reliktní záření.
POKUD se tyto vlny prokáží, tak simulace odpovídá (pravděpodobně) skutečnosti a, chlapce ocenění v podobě zápisu do učebnic fyziky nemine.

Odpovědět

Jará Šustr,2021-03-28 17:43:56

"Čas není důležitý, důležitá je jenom velikost." 6.element
Vše vzniklo z nekonečně malého bodu - +0 mm.
Otázka je proč? Jestli něco nebo někdo, dávám přednost tomu Dovedovi.

Odpovědět

oné

Jan Mrkvicka,2021-03-28 09:25:37

To mohla byť hustota ako v čiernej diere. Nemal by čas stáť, alebo plynúť extrémne pomaly?

Odpovědět


Pochybnosť

Pavel Gašperík,2021-03-28 09:41:55

V tom čase ale ešte neexistoval pozorovateĺ , voči ktorému by sustava bola pozorovaná . Situácia dilatácie času je konštatovaná v špeciálnej teorii relativity vo vzťahu dvoch sústav ...

Odpovědět


Re: Pochybnosť

Jan Mrkvicka,2021-03-28 14:01:31

Pozorovateľ nemusí byť živá osoba. Stačia dva body a vesmír nebol jeden bod.

Odpovědět


Re: Pochybné

Pavel Hudecek,2021-03-28 16:32:33

Oné je pochybné, připojuji se k pochybovačům:-)

Gravitační dilatace času nezávisí na hustotě, ale na gravitačním potenciálu. Ten si lze představit podle práce s jednotkovou hmotností:

Mějme objekty A, B, C a D. C/D mají jednotkovou hmotnost. C se nachází se těsně u A, D těsně u B. Když chce B dostat C k sobě, musí tahat velkou silou a vynaložit práci 1 TWh. Když B pustí D, D spadne k A a uvolní se 1 TWh energie.

Tím je dán rozdíl gravitačních potenciálů a jedním z důsledků je, že z pohledu B plyne čas A poněkud pomaleji.

Bez té gravitační síly, proti které je nutno tahat hmotnost, není gravitační dilatace času.

Odpovědět


Re: oné

Peter Mikula,2021-03-28 17:15:02

Čas pre Veľký treskom nebol.
Bol to len svet čistej energie.
Až dvojitý Veľký tresk (implóziou a explóziou I°+ E°°=0, pôsobiace proti sebe) po singularite, generoval hmotu,utvoril priestor a otvoril čas.

Odpovědět


Re: Re: oné

Pavel Hudecek,2021-03-28 18:50:54

To je věc názoru. Mezi astronomy jsou 2 tábory:

1. Věřící - VT je počátkem času a na otázku co bylo před ním, odpovídají asi jako pan Grygar: "Bůh tvořil peklo pro ty, co budou klást takové otázky!"
2. Nevěřící - VT je nějaký okamžik v čase, kdy se z našeho pohledu začalo něco výrazného dít. Pan Kulhánek pokračuje: "Tomu předchází PBB (pre big bang) fáze, která začala v čase mínus nekonečno. Je možné, že se z této doby zachovaly specifické, velmi dlouhé gravitační vlny, které bychom mohli detekovat"

Odpovědět


Re: oné

Peter Mikula,2021-03-28 17:20:44

Alebo inak
E = m×c^2

E:c = m : 1/c
Energia sa má k rýchlosti svetla ako sa má hmota k jeho prevrátenej hodnote.

Odpovědět


Re: Re: oné

Pavel Hudecek,2021-03-28 19:06:23

Rychlost světla je jen převodní konstanta mezi metry a sekundami.
E = mc² je převoní vztah mezi energií a hmotností:
1 kg = c² J
Prostě energie něco váží.

Einstein tím vyřešil problém, jak učinit opět funkčními zákony zachování energie a hybnosti, když je Lorenz rozbil svou kontrakcí délek a dilatací času, které zas napravují geometrii prostoru, po tom co ji rozbil Maxwell svými rovnicemi elm. vlnění, kde je rychlost ve vakuu nezávislá konstanta.

Důsledkem je, že urychlený elektron je těžší než v klidu, nabitá baterka je (zanedbatelně) těžší než vybitá, ... až po materializace energie srážek do hmotných částic.

Odpovědět


Re: Re: oné

Karel Ralský,2021-03-30 01:01:31

Myslím si jako laik, že máte pravdu(uhodil jste hřebíček na hlavičku), ale je potřeba si uvědomit že i "hmota" se může pro vnějšího(mimo našeho časoprostorového) pozorovatele pohybovat rychlostí světla a my se jevit vnějšímu pozorovateli jako téměř čistá energie s určitými fluktulacemi.
Viz mé předchozí příspěvky zde na oslu.

Odpovědět


Re: Re: Re: oné

Karel Ralský,2021-03-30 01:03:59

Pardon reaguji na poslední příspěvek Petra Mikuly.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace