Леденящие атомные штучки
Пока мы тут ковидствуем, в космосе продолжают наблюдать пятое состояние материи.
Все мы со школы знаем про три состояния вещества: твёрдое, жидкое и газообразное. В старших классах узнаём про четвертое — плазму. Про пятое состояние мало кто знает до сих пор. А между тем, оно было предсказано А. Эйнштейном, на основании работ Ш. Бозе ещё в 1925 году. За получение вещества с названием «Конденсат Бозе-Эйнштейна» в 2001-м году американские ученые получили Нобелевскую премию.
Космическое агенство НАСА создало лабораторию для производства и исследования пятого состояния вещества.
Чем холоднее атом, тем медленнее он движется и проще его изучать. Для получения конденсата Бозе-Эйнштейна разработали специальную установку CAL (Cold Atom Lab — лаборатория холодного атома). В ней лазеры охлаждают атомы в вакууме до температуры близкой к температуре абсолютного нуля (-273,15 °C), атомы почти перестают двигаться, но под действием силы притяжения падают на пол камеры и время наблюдения за ними не превышает одной секунды. Совсем другое дело космос — холодная среда, в которой отсутствует гравитация и уже в таких условиях наблюдать за атомами можно гораздо дольше.
Более длительное время наблюдений и ультрахолодные температуры предоставляют возможности для более детального понимания поведения атомов и пятого вещества. На Земле самые холодные температуры и самые длительные периоды наблюдения были достигнуты только путем экспериментов с целыми комнатами, заполненными специальным оборудованием. Лаборатория Cold Atom размером с посудомоечную машину сейчас работает на Международной Космической станции.
CAL предоставит возможность изучать ультрахолодные квантовые газы в условиях микрогравитации космической станции — рубеж в научных исследованиях, который предоставляет беспрецедентную возможность раскрыть тайны квантовой вселенной за пределами нашего нынешнего понимания.
«Даже начиная с того времени, когда были созданы первые конденсаты Бозе-Эйнштейна, физики осознали, что работа в космосе может дать большое преимущество при изучении этих квантовых систем», — сказал Дэвид Авелин, член научной группы лаборатории холодного атома НАСА. в Южной Калифорнии.
«Я действительно думаю, что мы только в самом начале по изучению того, что можно сделать с помощью экспериментов с ультрахолодным атомом в условиях микрогравитации», — сказал Этан Эллиотт, член научной лаборатории Cold Atom Lab в JPL.