Российские исследователи установили, что атомарные ионы, находящиеся в специализированной ловушке, могут быть использованы для высокоточного моделирования движения звезд относительно центра Галактики и изменений ее внешнего вида с течением времени.
Эти расчеты помогут астрофизикам лучше понять эволюцию Млечного Пути и других галактик, сообщает пресс-служба Университета ИТМО.
«Мы можем моделировать одну физическую систему через другую, то есть исследовать Вселенную, анализировать астрофизические процессы и воздействовать на них, рассматривая космические объекты как частицы в ловушке. Таким образом, мы сможем воссоздать достаточно реальную космическую систему “на ладони” и получить ответы на вопросы о том, почему и как меняется движение звезд относительно центра галактики и как она может трансформироваться», — отметил научный сотрудник Научно-образовательного центра физики наноструктур ИТМО Семен Рудый.
Как подчеркивают исследователи, галактики и другие сложные объекты космоса являются динамическими линейными системами. На математическом языке это означает, что малейшие изменения в начальных условиях могут приводить к непредсказуемым результатам, что позволяет точно моделировать их поведение только в краткосрочной перспективе.
Для более долгосрочных прогнозов астрономы применяют различные математические модели, которые позволяют достаточно быстро, но не абсолютно точно рассчитать, как изменится внешний вид галактики и понять причины этих изменений. Одной из таких моделей является потенциал Хенона-Хейлеса, разработанный в 1964 году американскими астрономами Мишелем Эноном и Карлом Хайлесом для моделирования движения звезд вокруг центра галактики.
В ходе исследования, финансируемого Российским научным фондом, ученые выяснили, что атомарные ионы, находящиеся в квадрупольной ловушке, ведут себя аналогично, при этом в ловушке создается необычная конфигурация электрического поля с помощью набора электродов из оксида индия-олова, размещенных на двух стеклянных подложках. В ближайшем будущем исследователи планируют создать подобные структуры и использовать их для высокоточного моделирования процессов в космосе и решения других задач.
«Обычно физические законы, действующие в макромире, не применимы к микромиру и наоборот, так как атомарные ионы могут вести себя как квантовые объекты. В данном исследовании мы не выходили за пределы классической физики, поэтому можно утверждать, что различные по своей природе хаотические системы подчиняются одним и тем же закономерностям и могут воспроизводить друг друга», — подытожил старший научный сотрудник Научно-образовательного центра физики наноструктур ИТМО Дмитрий Щербинин.
Фото: hi-tech.mail.ru