Ученые управляли ходом эксперимента с Земли и в результате создали уникальный квантовый газ в условиях микрогравитации.
Еще 5 лет назад на Международной космической станции (МКС) установили специальный прибор, под названием Cold Atom Lab, для проведения экспериментов и создания самых холодных веществ во Вселенной. Все эти годы ученые используют данный прибор для изучения необычных квантовых свойств атомов в условиях микрогравитации. Согласно исследованию, опубликованному в журнале, Nature, ученым удалось создать экзотическое пятое агрегатное состояние материи, пишет Space.
Конденсат Бозе-Эйнштейна
Самыми известными агрегатными состояниями вещества являются твердое, жидкое газообразное и плазма. Но существует и пятое экзотическое состояние материи, которое называется конденсат Бозе-Эйнштейна. Впервые его обнаружили в 1995 году.
Такое агрегатное состояние вещества не встречается в природе, но его можно создать в лабораторных условиях. Например, с помощью таких приборов, как Cold Atom Lab, где лазеры или магниты помогают довести облако из атомов до чрезвычайно низких температур, которые близки к абсолютному нулю (-273 градуса Цельсия). Считается, что это самая низкая температура, которая может существовать во Вселенной. Когда атомы охлаждаются до такой температуры, то их движение замедляется и ученые могут наблюдать за квантовыми эффектами, которые в обычных условиях очень тяжело изучать.
Конденсат Бозе-Эйнштейна является нестабильным, и если на Земле отключаются охлаждающие атомы лазеры или магниты, то эти вещества рассеиваются под влиянием гравитации. Но в космосе нет такой сильной гравитации, поэтому впервые создать конденсат Бозе-Эйнштейна на МКС удалось еще в 2018 году.
Новое агрегатное состояние вещества
Теперь уже ученым из NASA удалось создать квантовый газ не из одного, а из двух типов атомов. В частности, был получен конденсат Бозе-Эйнштейна, состоящий из атомов калия и рубидия.
По словам авторов исследования, этот достижение дает возможность делать новые открытия в области квантовой химии в рамках экспериментов, проведенных в космосе. Также этот вид квантового газа можно использовать для создания космических квантовых технологий.
Например, как говорят ученые, это новое состояние материи можно использовать для создания новых гироскопов. С их помощью будет улучшена навигация в космосе и это поможет космическим кораблям во время дальних путешествий по Солнечной системе.
Также ученые из NASA, считают, что будущие эксперименты в Cold Atom Lab с очень холодными атомами помогут проверить принцип эквивалентности. Это одна из главных составляющих теории относительности Эйнштейна. Согласно этому принципу, гравитация должна одинаково влиять на все объекты, независимо от их массы. То есть легкое перо и тяжелый камень должны падать вниз с одинаковой скоростью, по крайней мере в вакууме, где нет трения. Проверить принцип эквивалентности с помощью квантовой механики ученым было трудно, а потому квантовые эксперименты в космосе могут помочь в этом процессе.