direcția misiunii științifice NASA

Jan. 30, 2014: toată lumea știe că spațiul este rece. În Marea prăpastie dintre stele și galaxii, temperatura materiei gazoase scade în mod obișnuit la 3 grade K sau 454 grade sub zero Fahrenheit.

este pe cale să devină și mai rece.

cercetătorii NASA intenționează să creeze cel mai rece loc din universul cunoscut în interiorul stației spațiale internaționale.

“vom studia Materia la temperaturi mult mai reci decât se găsesc în mod natural”, spune Rob Thompson de la JPL. El este omul de știință al proiectului Cold Atom Lab al NASA, un frigider atomic care urmează să fie lansat pe ISS în 2016. “Ne propunem să împingem temperaturile efective până la 100 pico-Kelvin.”

100 pico-Kelvin este doar zece miliarde de grade peste zero absolut, unde toată activitatea termică a atomilor se oprește teoretic. La astfel de temperaturi scăzute, conceptele obișnuite de solid, lichid și gaz nu mai sunt relevante. Atomii care interacționează chiar deasupra pragului de energie zero creează noi forme de materie care sunt în esență … quantum.

mecanica cuantică este o ramură a fizicii care descrie regulile bizare ale luminii și materiei la scară atomică. În acest tărâm, Materia poate fi în două locuri simultan; obiectele se comportă atât ca particule, cât și ca unde; și nimic nu este sigur: lumea cuantică rulează pe probabilitate.

în acest tărâm ciudat se vor scufunda cercetătorii care folosesc Laboratorul Atom rece.

“vom începe”, spune Thompson, ” studiind Condensatele Bose-Einstein.”

în 1995, cercetătorii au descoperit că dacă ai lua câteva milioane de atomi de rubidiu și i-ai răci aproape de zero absolut, ei s-ar uni într-un singur val de materie. Trucul a funcționat și cu sodiu. În 2001, Eric Cornell de la Institutul Național de standarde & Technology și Carl Wieman de la Universitatea din Colorado au împărțit Premiul Nobel cu Wolfgang Ketterle de la MIT pentru descoperirea independentă a acestor condensate, pe care Albert Einstein și Satyendra Bose le preziseseră la începutul secolului 20.

dacă creați două bec-uri și le puneți împreună, ele nu se amestecă ca un gaz obișnuit. În schimb, ele pot “interfera” ca valurile: straturile subțiri, paralele de materie sunt separate de straturi subțiri de spațiu gol. Un atom dintr – un BEC se poate adăuga la un atom dintr-un alt BEC și poate produce-deloc atom.

“Laboratorul Atom rece ne va permite să studiem aceste obiecte la probabil cele mai scăzute temperaturi vreodată”, spune Thompson.

laboratorul este, de asemenea, un loc în care cercetătorii pot amesteca gaze atomice super-reci și pot vedea ce se întâmplă. “Amestecurile de diferite tipuri de atomi pot pluti împreună aproape complet fără perturbații”, explică Thompson, “permițându-ne să facem măsurători sensibile ale interacțiunilor foarte slabe. Acest lucru ar putea duce la descoperirea unor fenomene cuantice interesante și noi.”

stația spațială este cel mai bun loc pentru a face această cercetare. Microgravitatea permite cercetătorilor să răcească materialele la temperaturi mult mai reci decât sunt posibile pe teren.

Thompson explică de ce:

“este un principiu de bază al termodinamicii că atunci când un gaz se extinde, se răcește. Cei mai mulți dintre noi au experiență practică în acest sens. Dacă pulverizați o cutie de aerosoli, cutia se răcește.”

gazele cuantice sunt răcite în același mod. În loc de un aerosol poate, cu toate acestea, avem o ‘capcană magnetică.”

“pe ISS, aceste capcane pot fi făcute foarte slabe, deoarece nu trebuie să susțină atomii împotriva atracției gravitației. Capcanele slabe permit gazelor să se extindă și să se răcească la temperaturi mai scăzute decât sunt posibile la sol.”

nimeni nu știe unde va conduce această cercetare fundamentală. Chiar și aplicațiile” practice ” enumerate de Thompson—senzori cuantici, interferometre cu unde de materie și lasere atomice, pentru a numi doar câteva—sună ca science fiction. “Intrăm în necunoscut”, spune el.

cercetători precum Thompson consideră Laboratorul atomului rece ca o ușă în lumea cuantică. Ar putea ușa să se balanseze în ambele sensuri? Dacă temperatura scade suficient de jos, “vom putea asambla pachete de unde atomice la fel de largi ca un fir de păr uman-adică suficient de mari pentru ca ochiul uman să le vadă.”O creatură a fizicii cuantice va fi intrat în lumea macroscopică.

și apoi începe adevărata emoție.

pentru mai multe informații despre Laboratorul Atom rece, vizitați coldatomlab.jpl.nasa.gov

autor: Dr. Tony Phillips / editor de producție: Dr. Tony Phillips / Credit:știință @ NASA