- 28,291
- 46
- 8 Ноя 2022
Модернизация космической установки открывает путь к более точным часам, навигационным приборам и датчикам гравитации.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
На Международной космической станции заработала обновлённая лаборатория, способная превратить облако атомов в единую квантовую волну. Установка размером с небольшой холодильник охлаждает вещество почти до абсолютного нуля и создаёт конденсат Бозе-Эйнштейна, который физики называют пятым агрегатным состоянием материи.
Лаборатория холодных атомов NASA находится на МКС с 2018 года, поэтому речь не идёт о первом получении необычного вещества в космосе. Новое оборудование расширило возможности установки и позволило учёным точнее управлять квантовым газом, дольше наблюдать за его поведением и проводить эксперименты, которые почти невозможно повторить на Земле.
Конденсат Бозе-Эйнштейна возникает при охлаждении атомов до температуры, лишь немного превышающей абсолютный ноль, равный минус 273,15 градуса Цельсия. В обычных условиях атомы движутся независимо друг от друга, но при экстремальном охлаждении теряют почти всю энергию движения и начинают вести себя как единый квантовый объект. Вместо множества отдельных частиц исследователи получают большое облако материи с выраженными волновыми свойствами.
Установка работает с рубидием и калием. Сначала металлический образец нагревают примерно до 400 градусов Цельсия, чтобы получить газ, затем лазеры замедляют атомы и снижают их температуру. Магнитная ловушка удерживает охлаждённое облако на месте, после чего лаборатория ещё сильнее уменьшает его энергию и формирует конденсат Бозе-Эйнштейна.
На Земле гравитация быстро заставляет такое облако падать и разрушает условия для продолжительных наблюдений. Микрогравитация на орбите позволяет волнам материи свободнее расширяться и гораздо дольше сохранять квантовые свойства. Учёные получают возможность изучать сравнительно крупные квантовые объекты, а не пытаться регистрировать поведение отдельных атомов за доли секунды. ( NASA )
Новое оборудование доставили на МКС в апреле, после чего астронавты установили компоненты и включили лабораторию. Обновление стало четвёртым с момента запуска комплекса. Инженеры заменили источники атомов, улучшили измерительную аппаратуру и установили магнитную ловушку новой конструкции. Ловушка позволяет менять форму облаков квантового газа и проверять, как атомы взаимодействуют при разных условиях.
Управление экспериментами ведётся с Земли. NASA фактически уменьшило лабораторию атомной физики, которая обычно занимает целую комнату с лазерами, зеркалами и измерительными приборами, до размеров одного модуля в стойке космической станции. Комплекс поддерживает исследования пяти международных научных групп.
Физиков интересует не только фундаментальная природа материи. Сверххолодные атомы позволяют чрезвычайно точно измерять время, движение и гравитацию. На основе таких методов можно создавать квантовые часы, датчики ускорения и приборы для поиска мельчайших изменений гравитационного поля.
В перспективе космические квантовые датчики могут помочь аппаратам ориентироваться возле Луны без спутниковой навигации, а также повысить точность карт гравитационного поля Земли и других небесных тел. Разработчики сравнивают нынешний этап с новой квантовой революцией. Первая дала миру лазеры, мобильную связь и магнитно-резонансную томографию, а следующая должна научить инженеров напрямую управлять крупными квантовыми состояниями.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
На Международной космической станции заработала обновлённая лаборатория, способная превратить облако атомов в единую квантовую волну. Установка размером с небольшой холодильник охлаждает вещество почти до абсолютного нуля и создаёт конденсат Бозе-Эйнштейна, который физики называют пятым агрегатным состоянием материи.
Лаборатория холодных атомов NASA находится на МКС с 2018 года, поэтому речь не идёт о первом получении необычного вещества в космосе. Новое оборудование расширило возможности установки и позволило учёным точнее управлять квантовым газом, дольше наблюдать за его поведением и проводить эксперименты, которые почти невозможно повторить на Земле.
Конденсат Бозе-Эйнштейна возникает при охлаждении атомов до температуры, лишь немного превышающей абсолютный ноль, равный минус 273,15 градуса Цельсия. В обычных условиях атомы движутся независимо друг от друга, но при экстремальном охлаждении теряют почти всю энергию движения и начинают вести себя как единый квантовый объект. Вместо множества отдельных частиц исследователи получают большое облако материи с выраженными волновыми свойствами.
Установка работает с рубидием и калием. Сначала металлический образец нагревают примерно до 400 градусов Цельсия, чтобы получить газ, затем лазеры замедляют атомы и снижают их температуру. Магнитная ловушка удерживает охлаждённое облако на месте, после чего лаборатория ещё сильнее уменьшает его энергию и формирует конденсат Бозе-Эйнштейна.
На Земле гравитация быстро заставляет такое облако падать и разрушает условия для продолжительных наблюдений. Микрогравитация на орбите позволяет волнам материи свободнее расширяться и гораздо дольше сохранять квантовые свойства. Учёные получают возможность изучать сравнительно крупные квантовые объекты, а не пытаться регистрировать поведение отдельных атомов за доли секунды. ( NASA )
Новое оборудование доставили на МКС в апреле, после чего астронавты установили компоненты и включили лабораторию. Обновление стало четвёртым с момента запуска комплекса. Инженеры заменили источники атомов, улучшили измерительную аппаратуру и установили магнитную ловушку новой конструкции. Ловушка позволяет менять форму облаков квантового газа и проверять, как атомы взаимодействуют при разных условиях.
Управление экспериментами ведётся с Земли. NASA фактически уменьшило лабораторию атомной физики, которая обычно занимает целую комнату с лазерами, зеркалами и измерительными приборами, до размеров одного модуля в стойке космической станции. Комплекс поддерживает исследования пяти международных научных групп.
Физиков интересует не только фундаментальная природа материи. Сверххолодные атомы позволяют чрезвычайно точно измерять время, движение и гравитацию. На основе таких методов можно создавать квантовые часы, датчики ускорения и приборы для поиска мельчайших изменений гравитационного поля.
В перспективе космические квантовые датчики могут помочь аппаратам ориентироваться возле Луны без спутниковой навигации, а также повысить точность карт гравитационного поля Земли и других небесных тел. Разработчики сравнивают нынешний этап с новой квантовой революцией. Первая дала миру лазеры, мобильную связь и магнитно-резонансную томографию, а следующая должна научить инженеров напрямую управлять крупными квантовыми состояниями.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
