Квантовый эксперимент на МКС позволил создать пятое состояние вещества из двух типов атомов

Фото из открытых источников

В Лаборатории холодного атома на МКС проведен успешный эксперимент. Это компактное научное пространство размером с небольшой холодильник, где генерируются самые холодные вещества во Вселенной и исследуются необычные квантовые свойства атомов в условиях микрогравитации.

Как сообщает издание Space, недавно в особой лаборатории МКС впервые удалось получить квантовый газ — конденсат Бозе-Эйнштейна — из двух типов атомов — калия и рубидия. Что открывает перспективы для развития новых космических технологий и для проверки принципов общей теории относительности и квантовой физики.

Известно четыре базовых состояния материи — твердое тело, газ, жидкость и плазма. Но есть и экзотическое пятое состояние — конденсат Бозе-Эйнштейна, впервые выявленное в 1990-х годах.

Оно не обнаруживается в природе, но его могут создать ученые. Конденсат Бозе-Эйнштейна генерируют в ультрахолодных лабораториях, где лазеры или магниты охлаждают облако атомов до абсолютного нуля, -273°C. Это самая низкая температура, возможная во Вселенной. При ней атомы замедляются, их края сливаются, ученые наблюдают квантовые эффекты, которые сложно исследовать в обычных условиях.

В условиях земной гравитации конденсаты Бозе-Эйнштейна рассеиваются при отключении сверхохлаждающих магнитов или лазеров в экспериментальных камерах. Но в условиях микрогравитации они должны оставаться стабильными. Ученые впервые создали конденсат Бозе-Эйнштейна в Лаборатории холодного атома в 2018 году, тогда камеру установили ​​на МКС. Лаборатория удаленно управляется экспертами Лаборатории реактивного движения NASA (JPL).

В последнем эксперименте исследователи показали, что возможно создание квантового газа не из одного, а из двух типов атомов. Было использовано облако атомов калия и рубидия.

Где холодные атомы в конденсате Бозе-Эйнштейна найдут применение? Например, для создания особо чувствительных гироскопов. Они будут применяться для создания неподвижной точки отсчета в космосе, полезной для навигации в дальних космических путешествиях. Другой вариант: усовершенствование космических часов для улучшения систем GPS и интернета.

Есть и чисто теоретические проблемы, которые будут тестироваться с помощью этого феномена. Например, особенности гравитации по общей теории относительности Альберта Эйнштейна и по законам квантовой физики.