دانشمندان ایجاد عجیب و غریب ماده در ایستگاه فضایی برای کشف دنیای کوانتوم

دانشمندان تولید شده عجیب و غریب شکل ماده در ایستگاه فضایی منحصر به فرد محیط زیست ایستگاه فضایی بین المللی و با استفاده از آن برای کشف دنیای کوانتوم یک مطالعه جدید می یابد.

وجود دارد چهار ایالت از ماده رایج در زندگی روزمره — گازها مایعات و جامدات و محیط. اما, نیز وجود دارد یک پنجم حالت ماده — بوز-اینشتین میعانات گازی (BECs)که دانشمندان برای اولین بار ایجاد شده در آزمایشگاه 25 سال پیش. هنگامی که یک گروه از اتم سرد به نزدیکی صفر مطلق اتم شروع به انبوه با هم رفتار به عنوان اگر آنها یک "سوپر اتم."

بوز-اینشتین ميعانات دو منظوره مرز بین جهان روزمره توسط اداره فیزیک کلاسیک جهان میکروسکوپی که به پیروی از قوانین مکانیک کوانتومی. در جهان از مکانیک کوانتومی یک ذره می تواند رفتار به عنوان اگر آن را در حال چرخش در دو جهت مخالف در همان زمان و یا به عنوان اگر آن وجود داشته است در دو یا چند مکان به طور همزمان. چرا که آنها به دنبال برخی از این کوانتومی رفتارهای بوز-اینشتین ميعانات ممکن است ارائه دانشمندان کلید سرنخ به عملکرد مکانیک کوانتومی به طور بالقوه برای کمک به حل رمز و راز مانند این که چگونه برای ایجاد یک "تئوری همه چیز" است که می تواند توضیح کارکرد جهان هستی از کوچکترین تا بزرگترین مقیاس.

مرتبط با: Ultracold اتم ارائه بینش اولیه جهان

دانشمندان در حال حاضر به طور معمول ایجاد بوز-اینشتین میعانات گازی در صدها آزمایشگاه در سراسر جهان است. اما یک محدودیت است که می ایستد در راه این تحقیقات گرانش است. این "ابر اتم" فوق العاده شکننده و تنظیم مورد استفاده برای ایجاد آنها فوق العاده ظریف پس از کشش جاذبه احساس بر روی زمین می تواند هر دو مختل و آن را به چالش کشیدن برای یادگیری بیشتر در مورد آنها.

به این ترتیب محققان توسعه آزمایشگاه اتم سرد است که می تواند تولید بوز-اینشتین میعانات گازی در ایستگاه فضایی موجود در مدار سرنشین ایستگاه فضایی. راه اندازی در سال 2018 سرد اتم آزمایشگاه کوچک است و نیاز به تنها مقدار نسبتا کمی از انرژی خود را به طوری که آن را مطابق محدودیت های خاص روی عرشه ایستگاه فضایی است. در حالی که این تجهیزات در اصل نیاز به ایجاد بوز-اینشتین ميعانات بر روی زمین می کشد تا کل آزمایشگاه, آزمایشگاه اتم سرد طول می کشد تا تنها حدود 14 فوت مکعب (0.4 متر مکعب) و در مجموع نیاز به طور متوسط 510 وات قدرت.

با استفاده از آزمایشگاه اتم سرد محققان در یک مطالعه جدید دریافتند که آنها می تواند به افزایش مقدار زمان آنها می توانید تجزیه و تحلیل این ميعانات پس از تله محدود مواد خاموش است به بیش از یک دوم. در مقايسه, در, زمین, دانشمندان تنها می توانست صدم از یک دوم برای همین کار.

علاوه بر این در ایستگاه فضایی دانشمندان دریافتند که آنها نیاز به نیروهای ضعیف تر به دام ميعانات. این به نوبه خود بدان معنی است که آنها می تواند ایجاد میعانات گازی در دمای پایین. و در این درجه حرارت عجیب و غریب اثرات کوانتومی را تبدیل به طور فزاینده ای تلفظ می شود.

تا کنون با این مطالعه محققان ایجاد کرده بوز-اینشتین میعانات گازی با استفاده از اتم های روبیدیوم. در نهایت آنها نیز هدف برای اضافه کردن پتاسیم اتم به بررسی آنچه اتفاق می افتد زمانی که دو ميعانات مخلوط, مطالعه ارشد نویسنده رابرت تامسون فیزیکدان در موسسه فناوری کالیفرنیا در پاسادنا گفت: Space.com. علاوه بر این دانشمندان در حال حاضر به دنبال استفاده از آزمایشگاه اتم سرد برای ایجاد کروی بوز-اینشتین میعانات گازی است که تنها می تواند در ایجاد فضای تامپسون اضافه شده است.

"در گذشته ما عمده بینش درونی از طبیعت آمده اند از شتاب دهنده های ذرات و فصل رصدخانه; در آینده اعتقاد من دقت اندازه گیری با استفاده از اتم های سرد بازی خواهد شد به طور فزاینده مهم نقش" تامپسون گفت.

دانشمندان دقیق یافته های خود را در ژوئن 11 شماره از مجله طبیعت است.

دنبال Charles Q. چوی در توییتر @cqchoi. دنبال کنید با ما در توییتر @Spacedotcom و on Facebook.