Dzięki najnowszym modyfikacjom naukowcy możliwe stało się prowadzenie jeszcze bardziej zaawansowanych eksperymentów z zakresu fizyki kwantowej, a uzyskane wyniki mogą znaleźć zastosowanie w przyszłych systemach nawigacji, precyzyjnych zegarach atomowych czy badaniach poświęconych grawitacji.
Czytaj też: NASA znalazła na Marsie poszlaki dotyczące życia. Teraz chce sprowadzić próbki na Ziemię
Cold Atom Laboratory funkcjonuje na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej od 2018 roku. Urządzenie wielkości niewielkiej lodówki to efekt wysiłków inżynierów z Jet Propulsion Laboratory. Uczeni obsługują je z Ziemi, a zadaniem CAL jest schładzanie atomów do temperatur niewiele wyższych od zera absolutnego, czyli około minus 273 stopni Celsjusza. W takich warunkach materia zaczyna zachowywać się w sposób całkowicie odmienny od tego, który znamy z codziennego życia.
Przy ekstremalnie niskich temperaturach atomy niemal całkowicie tracą energię ruchu i mogą utworzyć kondensat Bosego-Einsteina, określany mianem piątego stanu skupienia materii. W tej postaci pojedyncze atomy zaczynają zachowywać się jak jeden obiekt kwantowy, co umożliwia obserwację zjawisk praktycznie niemożliwych do zbadania w klasycznych laboratoriach. Dodatkową przewagą eksperymentów prowadzonych na orbicie jest mikrograwitacja, dzięki której naukowcy mogą obserwować ultrazimne chmury atomów znacznie dłużej niż na Ziemi.
Najnowsze zmiany objęły przede wszystkim serce laboratorium, czyli moduł naukowy odpowiedzialny za tworzenie i kontrolowanie ultrazimnych gazów atomowych. Inżynierowie postawili na nowy system pułapek magnetycznych, który pozwala zmieniać kształt chmur atomów i badać ich właściwości z dużo większą precyzją. Przebudowali również elementy odpowiadające za dostarczanie rubidu i potasu: pierwiastków wykorzystywanych podczas eksperymentów. Dzięki temu możliwe będzie prowadzenie bardziej złożonych badań nad zachowaniem materii w skali kwantowej.
Jak podkreślają przedstawiciele NASA, celem projektu nie jest wyłącznie pogłębianie wiedzy o podstawowych prawach fizyki. Wyniki prowadzonych badań mogą przyczynić się do opracowania nowych technologii wykorzystujących zjawiska kwantowe. Chodzi między innymi o niezwykle dokładne systemy pomiaru czasu, czujniki grawitacyjne, urządzenia nawigacyjne niewymagające sygnału GPS czy instrumenty umożliwiające precyzyjne mapowanie Ziemi, Księżyca i innych ciał Układu Słonecznego.
Czytaj też: Zakrzywienie czasoprzestrzeni ujawniło nieznaną planetę. NASA zaprezentowała raport na jej temat
Nowa wersja laboratorium stanie się areną działań dla aż pięciu międzynarodowych zespołów badawczych, które zajmują się zarówno fizyką fundamentalną, jak i rozwojem technologii przydatnych dla przyszłych misji kosmicznych. Badania prowadzone na orbicie mają również pomóc w lepszym zrozumieniu zjawisk takich jak superpozycja czy interferencja fal materii, a więc kluczowych dla rozwoju komputerów kwantowych i nowoczesnych sensorów. Jak przypominają przedstawiciele NASA, to już czwarta znacząca modernizacja Cold Atom Laboratory od czasu wyniesienia urządzenia na orbitę. Każda kolejna wersja zwiększa możliwości eksperymentalne laboratorium i pozwala przesuwać granice badań nad fizyką kwantową.
Źródło: NASA
