Na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej znajduje się maleńkie laboratorium wielkości małej lodówki, w którym powstają jedne z najzimniejszych rzeczy we wszechświecie. Nazywa się ono Laboratorium Zimnych Atomów i od pewnego czasu naukowcy wykorzystują tę komorę do badania dziwnych właściwości kwantowych atomów w warunkach mikrograwitacji. Jednak w środę (15 listopada) ogłosili, że osiągnęli kamień milowy.
Obsługiwane zdalnie przez zespół z Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA w Kalifornii, Cold Atom Laboratory oficjalnie wyprodukowało gaz kwantowy zawierający dwa rodzaje atomów. Może to ostatecznie otworzyć drzwi do zupełnie nowych eksperymentów kosmicznych w chemii kwantowej.
Materia może istnieć w pięciu znanych stanach. Gazy, ciecze, ciała stałe i plazma są dobrze znane, ale istnieje też dziwny piąty stan materii, którym jest… Skraplacz Bosego-Einsteinaktóry po raz pierwszy odkryto w latach 90.
Ten stan materii nie występuje w przyrodzie, ale naukowcom udaje się go stworzyć. Kondensaty Bosego-Einsteina powstają w laboratoriach kriogenicznych, takich jak Laboratorium Zimnych Atomów, gdzie laser lub magnes pomaga schłodzić chmurę atomów do temperatury bliskiej zera absolutnego, czyli -459 stopni Fahrenheita (-273 stopni Celsjusza). Jest to najniższa możliwa temperatura we wszechświecie. W tym przypadku atomy zwalniają, ich krawędzie łączą się ze sobą, a naukowcy mogą zaobserwować efekty kwantowe, które normalnie byłyby bardzo trudne do zbadania.
Powiązany: Antymateria reaguje na grawitację zgodnie z przewidywaniami Einsteina, co potwierdza duży eksperyment CERN
Na Ziemi grawitacja powoduje, że kondensaty Bosego-Einsteina rozpraszają się, gdy tylko magnesy lub ultrazimne lasery w komorze eksperymentalnej zostaną wyłączone. Ale nie zdarzyłoby się to w kosmicznym środowisku mikrograwitacji. W ten sposób, uczeni Powstały kondensaty Bosego-Einsteina Po raz pierwszy w laboratorium zimnych atomów w 2018 roku, kiedy komora została zainstalowana na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. I w Lata temuBadali to zjawisko z wielkim wpływem.
Ale teraz badacze wykazali, że mogą stworzyć taki gaz kwantowy nie tylko z jednego rodzaju atomu, ale z dwóch rodzajów atomów. W tym przypadku dokonali tego za pomocą chmury potasu i rubidu. Według Laboratorium Napędów Odrzutowych reklamaPrzyszłe prace nad tego typu gazem kwantowym można wykorzystać do udoskonalenia kosmicznych technologii kwantowych, które już istnieją na Ziemi.
„Możemy stworzyć czujniki bardzo wrażliwe na małe obroty i zasadniczo wykorzystać te zimne atomy w kondensatach Bosego-Einsteina do budowy żyroskopów” – powiedział w artykule Nicholas Bigelow, profesor fizyki i optyki na Uniwersytecie w Rochester. oświadczenie. Jest współautorem nowych odkryć.
„Te żyroskopy mogą zapewnić nam stały punkt odniesienia w przestrzeni kosmicznej, który można wykorzystać do nawigacji w głębokim kosmosie” – powiedział Bigelow. „Opracowujemy także szereg rzeczy, które mogą doprowadzić do lepszych zegarów kosmicznych, które są niezbędne dla wielu rzeczy we współczesnym życiu, takich jak szybki internet i GPS”.
Naukowcy uważają również, że przyszłe eksperymenty w laboratorium zimnych atomów mogą pomóc im przetestować zasadę równoważności, podstawową zasadę ogólnej teorii względności Alberta Einsteina. Zasada ta głosi, że grawitacja powinna oddziaływać na wszystkie obiekty w ten sam sposób, niezależnie od ich masy. Innymi słowy, pióro i cegła powinny spadać z tą samą szybkością, przynajmniej w próżni, gdzie nie ma tarcia.
Naukowcy mieli trudności z rozwiązaniem tej zasady za pomocą praw Mechanika kwantowaKtóry opisuje, jak zachowują się najmniejsze znane obiekty we wszechświecie. Być może uda im się to dokładniej przetestować w eksperymentach kwantowych w kosmosie.
Artykuł szczegółowo opisujący te odkrycia został opublikowany 15 listopada w czasopiśmie Nature.
„Nieuleczalny student. Społeczny mediaholik. Niezależny czytelnik. Myśliciel. Alkoholowy ninja”.
More Stories
Kiedy astronauci wystartują?
Podróż miliardera w kosmos jest „ryzykowna”
Identyczne ślady dinozaurów odkryto na dwóch kontynentach