Rekordot döntöttek a kínai űrállomáson, Einstein adta hozzá az alapot

Rubídiumatomokból álló felhőt engedtek szabadon a lézeres csapdából a kínai űrállomáson, hogy aztán hét másodpercen keresztül figyelni lehessen az atomok mozgását. A mozgás háromdimenziós nyomon követésével a kutatócsoport 9,7 pikokelvinnek megfelelő, rekordalacsony hőmérsékletet mért, ami az előző rekord értékének nagyjából a negyede – számolt be róla az Interesting Engineering.

A kísérlet során mikrogravitációs környezetet használtak fel egy Bose–Einstein-kondenzátum létrehozására és manipulálására. Ez egy olyan állapot, amelyben az atomok egyetlen kvantumhullámként viselkednek. Ezt az állapotot először Albert Einstein és Satyendra Nath Bose jósolta meg 1924-25 körül.

Az a lehetőség, hogy a kutatók több másodpercen keresztül figyelhetik az atomfelhő tágulását, több időt biztosít számukra az anyag szokatlan állapotainak vizsgálatára és precíziós mérések elvégzésére a világűrben.

A Földön a gravitáció lefelé húzza az atomokat, így a kísérlet során egyre nehezebbé válik az atomok egyben tartása. A kutatók mágneses lebegtetéssel ellensúlyozhatják ezt a vonzóerőt, ám ehhez arra van szükség, hogy az atomok azonos belső spinállapotban legyenek.

Learatták az űrrizst a kínai űrállomáson – videó

Egyszerűsödhet a jövőben az űrhajósok ellátása, feltéve, hogy sikerül megfelelő minőségű rizst termeszteni mikrogravitációs környezetben.

A korábbi kísérletek során sikerült elérni, hogy az atomok rövid ideig szabadesésben legyenek. Egy ilyen vizsgálat eredményezte azt a 38 pikokelvines rekordot, amely során a kutatóknak két másodpercük volt az atomfelhő tágulásának megfigyelésére. Az űrbeli környezet azonban hosszabb ideig tartó mikrogravitációt biztosít, mint amekkorát egy földi megoldás lehetővé tenne.

A kínai kutatók nagyjából 20 000 rubídiumatomot engedtek szabadjára. Először lézeres hűtéssel lelassították az atomokat, majd párolgásos hűtéssel eltávolították a legnagyobb energiájúakat. Ennek köszönhetően a megmaradt atomok egy kondenzátummá álltak össze.

A kutatók a felhő tágulását három tengely mentén követték nyomon, majd a mozgás alapján számították ki az úgynevezett ekvivalens hőmérsékletet – egy olyan mérőszámot, amely a táguláshoz kapcsolódó energiát jellemzi. Ez lett a 9,7 pikokelvin. Eredményeiket a Science című tudományos folyóiratban közölték.

A szerzők szerint a Bose–Einstein-kondenzátumok „a kvantumszimuláció sokoldalú platformjai”. Az űrben precízen formált lézerterek segítségével vizsgálhatnák, hogyan bomlik fel a kvantumrend a csupán egy dimenzióra korlátozott gázokban, vagy hogyan rendeződnek az atomok egy rendezetlen környezetben.

A kutatók szerint a változtatható térfogatú csapdák lehetővé tehetik, hogy a jövőbeli kísérletekben több atomot lehessen vizsgálni.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.