Ученые Университета ИТМО предложили способ воспроизводить динамику галактики в лабораторных условиях, используя атомарные ионы в ловушке вместо звезд.
Как отметили исследователи, такой подход позволяет перейти от исключительно математического моделирования астрофизических процессов к экспериментальным исследованиям и точнее изучать, почему и как меняется движение звезд относительно центра галактики. Результаты работы опубликованы в журнале International Journal of Bifurcation and Chaos.
Космос представляет собой сложную нелинейную динамическую систему, в которой даже незначительные изменения начальных условий могут приводить к непредсказуемым результатам. Для описания таких процессов ученые применяют математические модели, в том числе классический астрофизический потенциал Хенона–Хейлеса, используемый для анализа движения звезд вокруг центра галактики. Однако математическое моделирование неизбежно опирается на допущения и дает лишь приближенные результаты, а проверить их экспериментально на реальных космических объектах невозможно.
Исследователи международного научно-образовательного центра физики наноструктур ИТМО показали, что потенциал Хенона–Хейлеса может быть реализован в системе атомарных ионов, движущихся в специально разработанных ловушках.
Потенциал Хенона-Хейлеса позволяет получить систему дифференциальных уравнений, анализ которой хорошо объясняет, почему, при каких условиях и каким образом характер движения космообъектов меняется с периодического на хаотический. Но математическая модель дает лишь приближенный ответ. Благодаря нашей работе мы сможем смоделировать одну физическую систему через другую, то есть моделировать вселенную, исследовать астрофизические процессы и влиять на них, принимая космообъекты за ионы, нано- и микрочастицы в ловушке.
Для таких экспериментов ученые планируют создать новый тип ловушки для частиц на основе стеклянных подложек с электродами из оксида индия-олова, что позволит формировать нужное электрическое поле и наблюдать движение ионов оптическими методами. Руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории «Нелинейная оптика конденсированных сред» международного научно-образовательного центра физики наноструктур ИТМО Дмитрий Щербинин отметил, что работа выполнена в рамках классической физики и показывает, что «кажущиеся совершенно разными по природе хаотические системы подчиняются одним и тем же закономерностям и могут воспроизводить друг друга».
Ранее Наука Mail писала, что физики объяснили одновременное существование сверхпроводимости и магнетизма.
