în iulie 2018, NASA a anunțat o realizare incredibilă. Ei au creat cel mai rece loc din spațiu – chiar acolo pe Stația Spațială Internațională, pe orbita Pământului.au luat atomi dintr – un metal moale numit rubidiu și i-au răcit la temperaturi de aproximativ 100 nanoKelvin-o zecime de milionime de Kelvin peste zero absolut.,acest lucru a dus la un nor super rece numit condens Bose-Einstein, starea exotică „a cincea” a materiei și una care ne-ar putea ajuta să înțelegem proprietățile cuantice ciudate ale atomilor ultra-reci. Dar cercetarea nu sa oprit aici.
Utilizarea Jet Propulsion Laboratory Rece Atom de Laborator, oamenii de stiinta a mers pe pentru a produce Bose-Einstein condensate mai puțin decât un nanoKelvin mai sus de zero absolut – exploatarea în condiții de microgravitatie la bordul stației spațiale pentru a afla mai multe despre această stare decât am putea noi pe Pământ.,Condensatele Bose-Einstein sunt destul de ciudate. Ele sunt formate din bosoni răciți la doar o fracțiune peste zero absolut (dar care nu ating zero absolut, moment în care atomii se opresc în mișcare). Acest lucru îi face să se scufunde la cel mai jos nivel de energie de stat, se deplasează extrem de lent, și vin împreună suficient de aproape pentru a se suprapune – produce o densitate mare nor de atomi care se comporta ca un ‘super-atom’ sau val de materie.,deoarece mecanica cuantică – în care fiecare particulă poate fi descrisă ca o undă – este mai ușor de observat pe scara atomică, condensatele Bose-Einstein permit oamenilor de știință să studieze comportamentul cuantic la o scară mult mai mare, în loc să încerce să studieze atomii individuali.Condensatele Bose-Einstein pot fi create aici pe pământ, folosind o combinație de răcire cu laser, câmpuri magnetice și răcire prin evaporare., Această ultimă tehnică este ultimul pas – atomii sunt ținuți într-o capcană magnetică, iar radiația de radiofrecvență este utilizată pentru a „evapora” cele mai energice particule, lăsând în urmă cele reci și lente pentru a forma condensul.odată ce se întâmplă acest lucru, capcana este oprită, iar oamenii de știință pot efectua experimente. Dar ei trebuie să acționeze rapid – forța respingătoare naturală dintre atomi va face ca norul să se extindă și să se disipeze. Gravitatea înseamnă că acest proces se întâmplă destul de repede – doar câteva zeci de milisecunde.,cu efectele gravitației contracarate în cădere liberă, totuși, puteți face un condens Bose-Einstein care poate dura peste o secundă.în plus, impactul redus al gravitației înseamnă că condensul se poate forma într-un vas mai puțin adânc. Acest lucru a oferit cercetătorilor o fereastră mai bună pentru a observa norul, atât înainte, cât și pentru scurt timp după eliberarea sa.aceasta este ceea ce cercetătorii au obținut cu laboratorul atomului rece – dar când au cercetat condensatele pe care le-au produs, au descoperit efecte care nu pot apărea în gravitația Pământului.,”constatăm că răcirea prin evaporare indusă de radiofrecvență dezvăluie rezultate semnificativ diferite în microgravitate”, scriu în lucrarea lor.”observăm o creștere pe orbită a numărului de atomi de aproape trei ori. Prin aplicarea gradientelor variate de câmp magnetic, confirmăm că aproximativ jumătate din atomi se află în starea magnetic insensibilă |2, 0⟩, formând un nor asemănător halo-ului în jurul locației capcanei magnetice.,pe Pământ, gravitația este forța dominantă care acționează asupra acestor atomi, îndepărtându-i din jurul capcanei.în spațiu, posibilitatea de a arunca o privire mai atentă asupra condensului a relevat un halou de atomi de rubidiu care pluteau în jurul marginilor norului. Datorită modului în care materialul a fost răcit, acești atomi abia au acordat atenție capcanei magnetice.gravitația le-ar trage de obicei deoparte, cel puțin pe Pământ. Dar, în cădere liberă, au atârnat, oferind o resursă ultracold potențial utilă pentru studiul viitor.,fezabilitatea de a produce condensate Bose-Einstein mai reci și mai durabile înseamnă, de asemenea, că putem începe să ne gândim la alte modalități prin care le putem studia. De exemplu, forme de capcană care nu sunt posibile pe Pământ ar putea fi create pentru a vedea dacă pot fi observate comportamente cuantice diferite.proprietățile de undă ale condensatelor Bose-Einstein sunt, de asemenea, potențial utile pentru interferometrele atomice, care pot fi utilizate pentru măsurarea constantelor fizice fundamentale.,
„am folosit capacitățile de bază ale CAL pe orbita Pământului scăzut pentru a demonstra beneficiile imediate și fundamentale ale microgravitației pentru experimentele cu atomi ultracold… Aceste experimente formează începutul unor ani potențiali de operațiuni științifice, cu capacități suplimentare ale instrumentului care urmează să fie angajat în timp”, scriu cercetătorii în lucrarea lor.”viitoarele upgrade-uri modulare pentru instrumentul CAL sunt disponibile pentru studii de misiune extinse, inclusiv un modul științific construit de JPL cu un interferometru cu unde atomice., În plus, sarcinile utile pentru misiunile de urmărire se află în etape de propunere și dezvoltare, asigurând prezența și aplicarea continuă a atomilor ultracold pe orbită.”
cercetarea a fost publicată în Nature.
