Все новости

На МКС впервые создали разреженную "квантовую материю"

В будущем ученые надеются использовать это для того, чтобы точнее фиксировать гравитационные волны, изучать темную энергию и делать лучше системы навигации космических кораблей
Международная космическая станция NASA
Описание
Международная космическая станция
© NASA

ТАСС, 11 июня. Американские физики впервые создали на борту Международной космической станции разреженный конденсат Бозе–Эйнштейна – пятое состояние вещества. Для этого они проводили эксперименты с облаком атомов рубидия, охлажденных почти до абсолютного нуля. Результаты их работы опубликовал научный журнал Nature.

"Это лишь первые эксперименты, для них мы использовали самые простые возможности установки CAL. Теперь мы можем проводить такие опыты на протяжении многих лет. Уже сейчас работаем с атомами рубидия для того, чтобы проверить, можно ли использовать конденсат Бозе–Эйнштейна для сверхточных измерений и наблюдений за Землей, а также чтобы проверять фундаментальные законы физики", – пишут ученые.

Конденсат Бозе-Эйнштейна – это экзотическая квантовая форма материи, пятое состояние вещества. Он похож на газ и жидкость, которая состоит из множества атомов, охлажденных почти до абсолютного нуля. Такое облако частиц ведет себя как один гигантский атом, подчиняясь законам квантовой физики. Ученые могут управлять свойствами подобных искусственных атомов и использовать их в качестве кубитов, ячеек квантовых компьютеров, и прототипа сверхпроводников.

Физиков давно интересовало, какими свойствами будет обладать конденсат Бозе–Эйнштейна в космосе. Воплотить эту идею в жизнь было довольно сложно, так как для того, чтобы создать его, раньше нужна была холодильная установка размером в несколько зданий. Три года назад немецкие инженеры создали миниатюрную версию этой системы и отправили ее в космос на борту спутника MAIUS-1, создав первый "космический" конденсат Бозе–Эйнштейна.

Квантовая физика на орбите

Годом позже американские ученые под руководством физика из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA (США) Роберта Томпсона отправили на МКС прибор CAL (Cold Atom Laboratory, лаборатория холодных атомов). Он представляет собой холодильник размером с чемодан, который можно использовать для сложных опытов с конденсатом Бозе–Эйнштейна.

С помощью этого прибора Томпсон и его коллеги на протяжении последних двух лет проводили эксперименты по созданию пятого состояния вещества и наблюдали за ее поведением в невесомости, охлаждая атомы рубидия-87.

Эти опыты показали, что конденсат Бозе–Эйнштейна существует в невесомости значительно дольше, чем в аналогичных установках на Земле – не несколько миллисекунд, а более одной секунды. Благодаря этому исследователи создали очень разреженное облако из подобной "квантовой материи", которое оставалось единым целым несмотря на большие расстояния между отдельными атомами внутри него.

Этого, как объясняют исследователи, нельзя добиться на Земле, так как формированию разреженного облака из конденсата Бозе-Эйнштейна мешает гравитация. Она заставляет его атомы падать вниз и терять квантовые связи с другими компонентами конденсата.

Как надеются физики, подобная особенность "космического" конденсата Бозе-Эйнштейна позволит им использовать эти облака квантовой материи в качестве главного компонента космических детекторов гравитационных волн, а также для того, чтобы изучать темную энергию и улучшать работу систем навигации в ракетах и спутниках.