Модернизированная установка Cold Atom Lab НАСА вернулась к активной работе на борту Международной космической станции, предоставив ученым уникальный инструмент для исследования фундаментальных свойств материи. Использование условий микрогравитации позволяет проводить сложнейшие физические эксперименты, которые принципиально невозможны в земных лабораториях из-за воздействия силы тяжести.
Квантовая физика изучает поведение энергии и материи на наномасштабах, где привычные нам законы природы перестают работать. В этом микромире атомы могут вести себя как волны, находиться в нескольких местах одновременно и даже проходить друг сквозь друга. На орбите эти необычные свойства проявляются в гораздо большем масштабе.
Установка Cold Atom Lab, сопоставимая по размерам с небольшим холодильником, охлаждает атомы до температуры ниже -237°C. В этих экстремальных условиях, находящихся всего в шаге от абсолютного нуля, атомы переходят в особое квантовое состояние — конденсат Бозе — Эйнштейна (БЭК). Это явление называют пятым состоянием материи, которое ведет себя как единая гигантская квантовая волна.
Процесс создания конденсата начинается с нагрева тонких полосок рубидия или калия до температуры около 400°C, что превращает металл в газ внутри вакуумной камеры. Затем физики используют систему лазерных лучей, которые буквально «сбивают» кинетическую энергию с атомов, заставляя их практически полностью остановиться и остыть. На финальном этапе магнитные ловушки удерживают облако атомов от соприкосновения со стенками.
По словам доктора Итана Эллиотта, заместителя научного руководителя проекта в Лаборатории реактивного движения (JPL), человечество сейчас находится на пороге эры «Квант 2.0». Прямое манипулирование крупными квантовыми состояниями в космосе должно привести к такому же технологическому прорыву, каким в прошлом веке стало изобретение лазеров, мобильной связи и аппаратов МРТ.
Данная модернизация стала четвертым крупным обновлением оборудования с момента его доставки на МКС в 2018 году. Инженеры полностью переработали магнитную ловушку для изменения формы облаков квантового газа и установили новые металлические источники атомов. По словам руководителя проекта Камала Удрири, новые инструменты закладывают основу для создания орбитальных интерферометров, которые обеспечат сверхточную навигацию, гравитационное зондирование Земли и Луны, а также помогут в поиске темной материи.
Ранее Наука Mail рассказывала, что физики провели эксперимент и нашли неточность в моделях поведения электронов в теплой плотной материи.
