A bordo della Stazione Spaziale Internazionale c’è un piccolo laboratorio delle dimensioni di un piccolo frigorifero che produce alcune delle cose più fredde dell’universo. Si chiama Cold Atom Laboratory e da qualche tempo gli scienziati usano questa camera per studiare le strane proprietà quantistiche degli atomi nella microgravità. Ma mercoledì (15 novembre) hanno annunciato di aver raggiunto un traguardo.
Gestito a distanza da un team del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA in California, il Cold Atom Laboratory ha ufficialmente prodotto un gas quantistico contenente due tipi di atomi. Ciò potrebbe infine aprire la porta a esperimenti spaziali completamente nuovi nel campo della chimica quantistica.
La materia può esistere in cinque stati conosciuti. Gas, liquidi, solidi e plasma sono quelli ben noti, ma esiste anche uno strano quinto stato della materia, che è… Condensatore di Bose-Einsteinscoperto per la prima volta negli anni ’90.
Questo stato della materia non si trova in natura, ma gli scienziati sono in grado di crearlo. I condensati di Bose-Einstein vengono generati in laboratori criogenici come il Cold Atom Laboratory, dove un laser o un magnete aiuta a raffreddare una nuvola di atomi fino quasi allo zero assoluto, o -459 gradi Fahrenheit (-273 gradi Celsius). Questa è la temperatura più fredda possibile nell’universo. In questo caso, gli atomi rallentano, i loro bordi si fondono e gli scienziati possono osservare effetti quantistici che normalmente sarebbero molto difficili da studiare.
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Sulla Terra, la gravità fa sì che i condensati di Bose-Einstein si dissolvano non appena i magneti o i laser ultrafreddi nella camera degli esperimenti vengono spenti. Ma questo non accadrebbe nell’ambiente di microgravità dello spazio. Così, studiosi Furono creati i condensati di Bose-Einstein Nel laboratorio dell’atomo freddo per la prima volta nel 2018, anno in cui la camera è stata installata sulla Stazione Spaziale Internazionale. E dentro anni faHanno studiato questo fenomeno con grande influenza.
Ma ora i ricercatori hanno dimostrato di poter creare un gas quantistico di questo tipo non solo con un tipo di atomo, ma con due tipi di atomi. In questo caso, hanno raggiunto l’obiettivo utilizzando una nuvola di potassio e rubidio. Secondo il Jet Propulsion Laboratory annuncioIl lavoro futuro con questo tipo di gas quantistico potrebbe essere utilizzato per contribuire a far avanzare le tecnologie quantistiche spaziali che già esistono sulla Terra.
“Possiamo realizzare sensori molto sensibili alle piccole rotazioni e utilizzare essenzialmente questi atomi freddi nei condensati di Bose-Einstein per realizzare giroscopi”, ha affermato in un articolo Nicholas Bigelow, professore di fisica e ottica all’Università di Rochester. dichiarazione. È un coautore delle nuove scoperte.
“Questi giroscopi potrebbero fornirci un punto di riferimento fisso nello spazio che può essere utilizzato per la navigazione nello spazio profondo”, ha detto Bigelow. “Stiamo anche sviluppando una serie di cose che potrebbero portare a orologi migliori nello spazio, che sono essenziali per molte cose nella vita moderna come Internet ad alta velocità e il GPS.”
I ricercatori ritengono inoltre che futuri esperimenti in un laboratorio con atomi freddi potrebbero aiutarli a testare il principio di equivalenza, un principio fondamentale nella teoria della relatività generale di Albert Einstein. Questo principio afferma che la gravità dovrebbe influenzare tutti gli oggetti allo stesso modo indipendentemente dalla loro massa. In altre parole, la piuma e il mattone dovrebbero cadere alla stessa velocità, almeno nel vuoto, dove non c’è attrito.
Gli scienziati hanno avuto difficoltà a risolvere questo principio con le leggi Meccanica quantisticaChe descrive come si comportano gli oggetti più piccoli conosciuti nell’universo. Potrebbero essere in grado di testarlo in modo più preciso negli esperimenti quantistici nello spazio.
Un articolo che descrive dettagliatamente questi risultati è stato pubblicato il 15 novembre sulla rivista Nature.
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