Квантовое пятое состояние вещества впервые создано в космосе на МКС

Как показали исследования, проведенные вчера, 11 июня 2020 года, на МКС, ученые впервые смогли наблюдать пятое состояние вещества в космосе. В дальнейшем это может решить некоторые из самых труднопреодолимых головоломок квантовой Вселенной. Об этом сообщает журнал Nature.

Конденсаты Бозе-Эйнштейна, существование которых было предсказано Альбертом Эйнштейном и индийским математиком Сатьендрой Нат Бозе почти столетие назад, образуются, когда атомы некоторых элементов охлаждаются почти до абсолютного нуля — это –273,15°C. В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне.

Ученые полагают, что конденсаты Бозе-Эйнштейна содержат жизненно важные ключи к таинственным явлениям, таким как темная энергия — неизвестная энергия, которая, как считается, стоит за ускоряющимся расширением Вселенной.

Но при этом они чрезвычайно хрупки. Малейшего взаимодействия с внешним миром достаточно, чтобы прогреть их выше порога конденсации. Это делает их почти невозможными для ученых для изучения на Земле, где гравитация мешает магнитным полям, необходимым для удержания их на месте для наблюдения.

Команда ученых НАСА обнародовала первые результаты экспериментов с конденсатом Бозе-Эйнштейна на МКС, где частицы могут управляться без ограничений, связанных с Землей.

«Микрогравитация позволяет нам ограничивать атомы гораздо более слабыми силами, поскольку нам не нужно поддерживать их против силы тяжести»

Роберт Томпсон из Калифорнийского технологического института в Пасадене.

Исследование документирует несколько поразительных различий в свойствах конденсатов Бозе-Эйнштейна, созданных на Земле, и тех, которые находятся на борту МКС. Это состояние в наземных лабораториях обычно длится несколько миллисекунд перед рассеянием. На борту МКС это состояние продолжалось более секунды, предлагая команде беспрецедентный шанс изучить их свойства. Микрогравитация также позволяла атомам манипулировать более слабыми магнитными полями, ускоряя их охлаждение и позволяя получать более четкие изображения.

Создание пятого состояния материи, особенно в пределах физического пространства космической станции — важное событие. Во-первых, бозоны — частицы, которые имеют равное количество протонов и электронов — охлаждают до почти абсолютного нуля, используя лазеры, чтобы закрепить их на месте. Чем медленнее движутся атомы, тем холоднее они становятся.

Когда они теряют тепло, создается магнитное поле, которое не дает им двигаться, и волна каждой частицы расширяется. Превращение многих бозонов в микроскопическую «ловушку», которая заставляет их волны перекрываться в одну волну материи — свойство, известное как квантовое вырождение.

Во-вторых, магнитная ловушка освобождается для того, чтобы ученые исследовали конденсат, однако атомы начинают отталкивать друг друга, в результате чего облако разлетается на части, и конденсат Бозе-Эйнштейна становится слишком «разбавленным», чтобы его можно было обнаружить.

Микрогравитация на борту МКС позволила ученым создать конденсат Бозе-Эйнштейна из рубидия — мягкого металла, похожего на калий — в гораздо более маленькой «ловушке», чем на Земле. Это объясняет значительно увеличенное время, в течение которого конденсат может быть исследован до диффузии.

Предыдущие исследования, пытавшиеся имитировать влияние невесомости на конденсат Бозе-Эйнштейна, использовали самолеты в свободном падении, ракеты и даже аппараты, сбрасываемые с разной высоты.

Область применения конденсатов Бозе-Эйнштейна и объяснение их варьируется от испытаний общей теории относительности и поиска темной энергии и гравитационных волн до навигации космических аппаратов и поиска подземных минералов на Луне и других планетных телах.

Читать также:

Женская яйцеклетка умеет «выбирать» сперматозоиды: ее обладательница тут ни при чем.

Астрономы нашли планету, похожую на Землю. Она вращается вокруг звезды, похожей на Солнце.

Ученые обнаружили невосприимчивых к COVID-19 людей.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука