EVERYTHING
Як повідомляє Sciencedaily, оновлений Cold Atom Lab знову функціонує на борту Міжнародної космічної станції (ISS), надаючи дослідникам потужний інструмент для вивчення фундаментальної природи матерії та просування квантових технологій. Використовуючи умову мікрогравітації, ця установка дозволяє проводити експерименти, які неможливі на Землі. Квантова наука зосереджена на поведінці енергії та матерії в надзвичайно малих масштабах — атомах, електронах та частинках світла.
Вивчення матерії біля абсолютного нуля
Cold Atom Lab має розмір міні-холодильника і дистанційно керується з Землі. Він охолоджує атоми до температур нижче мінус 237 градусів Цельсія. При температурах, близьких до абсолютної нульової межі, атоми можуть утворювати незвичайний квантовий стан, відомий як конденсат Бозе-Ейнштейна (Bose-Einstein condensate, BEC). Цей конденсат складається з хвильових частинок матерії та вважається п'ятим станом матерії, поряд із твердими тілами, рідинами, газами та плазмою. Хоча він значно більший за окремі субатомні частинки, він все одно підпорядковується законам квантової механіки.
Роль мікрогравітації у квантових дослідженнях
Умови низької навколоземної орбіти дозволяють цим хвильовим частинкам матерії ставати ще більшими, ніж це можливо на Землі. Джейсон Вільямс, науковий співробітник Cold Atom Lab у NASA's Jet Propulsion Laboratory, зазначив: «При найхолодніших температурах матерія поводиться кардинально інакше, ніж будь-що, що ми бачили». Він додав, що хвилеподібна природа матерії домінує, а ультрахолодна матерія може демонструвати несподівані властивості, які забезпечують надзвичайно точні вимірювання часу, гравітації та руху.
Принцип роботи оновленого модуля
У центрі установки розташована складна система приладів — науковий модуль. Оновлена версія цього модуля була доставлена на станцію 11 квітня за програмою Commercial Resupply Services, розширивши спектр експериментів. Під час досліду смуги металів рубідію або калію нагріваються до температури до 400 градусів Цельсія, створюючи газ у вакуумній камері. Дослідники потім використовують точно налаштовані лазери для вилучення енергії з атомів. Згасаючи енергією, атоми сповільнюються та різко охолоджуються. Після етапу лазерного охолодження магнітні поля утримують їх, а додаткові методи охолодження знижують їхню енергію до мінімуму. Це дозволяє максимально подовжити час вивчення атомної хмари в умовах мікрогравітації.
Ці квантові експерименти не лише сприяють фундаментальному розумінню Всесвіту, але й слугують полігоном для тестування квантових приладів, які можуть бути використані у майбутніх місіях з дослідження Землі та космічних виток.