NASA foloseşte un laborator cuantic de dimensiunea unui mini-frigider aflat la bordul Staţiei Spaţiale Internaţionale pentru a studia comportamentul materiei la temperaturi apropiate de zero absolut, în condiţii de microgravitaţie. Cercetătorii speră astfel să înţeleagă mai bine una dintre cele mai neobişnuite stări ale materiei şi să deschidă drumul către noi tehnologii cuantice, scrie Live Science.
Un nou set de modernizări aduse Laboratorului de Atomi Reci de pe Staţia Spaţială Internaţională (ISS) permite NASA să studieze mecanica cuantică la cele mai scăzute temperaturi posibile, în condiţii de microgravitaţie.
Prin combinarea Laboratorului de Atomi Reci, recent modernizat, cu condiţiile de microgravitaţie din orbita joasă a Pământului, oamenii de ştiinţă încearcă să înţeleagă proprietăţile aşa-numiţilor atomi „ultrareci” într-un mediu imposibil de reprodus pe Terra.
Misiunea are ca obiectiv studierea modului în care se comportă norii de atomi la temperaturi apropiate de zero absolut, respectiv minus 273,15 grade Celsius, cea mai scăzută temperatură posibilă din Univers, la care atomii îşi pierd complet energia de mişcare.
„La cele mai scăzute temperaturi, materia se comportă radical diferit faţă de orice am experimentat până acum. Natura ondulatorie a materiei devine dominantă, iar materia ultrarece se poate comporta în moduri nu doar neaşteptate, ci şi utile pentru realizarea unor măsurători extrem de precise ale timpului, gravitaţiei şi mişcării. Laboratorul dispune de numeroase instrumente, în special după această ultimă modernizare, care ne permit să explorăm natura Universului”, a declarat Jason Williams, cercetător coordonator al proiectului din cadrul Laboratorului de Propulsie Jet al NASA din California de Sud, instituţia care a construit instalaţia.
Atomii şi particulele lor subatomice sunt obiecte cuantice al căror comportament este fundamental diferit de cel al lumii macroscopice.
De exemplu, legile mecanicii cuantice prevăd că particulele pot exista în mai multe locuri simultan, fenomen cunoscut sub numele de suprapunere cuantică, pot fi conectate între ele la distanţe foarte mari prin aşa-numita inseparabilitate cuantică şi se pot deplasa prin spaţiu şi timp atât sub formă de unde, cât şi ca obiecte solide.
Observarea acestor fenomene este însă extrem de dificilă.
Pentru a depăşi aceste dificultăţi, Laboratorul de Atomi Reci de pe ISS, care are dimensiunea unui mini-frigider, foloseşte lasere pentru a răci gaze de rubidiu şi potasiu până la temperaturi foarte apropiate de zero absolut.
La aceste temperaturi, atomii formează o stare a materiei cunoscută sub numele de condensat Bose-Einstein, în care numeroşi atomi se comportă ca o singură undă de materie cuantică.
Acest sistem le permite cercetătorilor nu doar să observe fenomene cuantice la o scară mult mai mare decât cea a atomilor individuali, ci şi să beneficieze de efectele microgravitaţiei, care permit undelor de materie din condensat să se extindă şi să evolueze fără perturbări pentru perioade mult mai lungi decât ar fi posibil pe Pământ.
Aceasta este cea de-a patra modernizare majoră a Laboratorului de Atomi Reci al NASA de la instalarea acestuia pe ISS, în 2018.
Potrivit NASA, cele mai importante îmbunătăţiri aduse în cadrul acestei actualizări includ o capcană magnetică reproiectată pentru menţinerea norului de atomi, surse de atomi îmbunătăţite şi capacităţi de măsurare mai performante.
Noile echipamente au fost trimise pe Staţia Spaţială Internaţională în aprilie 2026, iar între timp au fost instalate, activate şi au început deja să realizeze măsurători de ultimă generaţie.
Pe lângă posibilitatea realizării unor noi teste fundamentale din domeniul fizicii, aceste măsurători sunt esenţiale pentru dezvoltarea viitoarelor tehnologii cuantice spaţiale de mare precizie, utilizate pentru poziţionare, navigaţie, măsurarea timpului şi detectarea variaţiilor gravitaţionale.
Astfel de tehnologii ar putea permite într-o zi astronauţilor să se deplaseze pe Lună fără ajutorul sistemului GPS şi să contribuie la realizarea unor hărţi extrem de precise ale câmpului gravitaţional al Pământului.
„În secolul trecut a avut loc revoluţia cuantică, cea care a dus la apariţia laserelor, telefoanelor mobile şi a aparatelor RMN utilizate în imagistica medicală. Acum realizăm Quantum 2.0, adică manipularea directă a unor stări cuantice de mari dimensiuni, şi sperăm să obţinem progrese similare în domeniul tehnologiilor cuantice prin dezvoltarea acestei cercetări în spaţiu”, a declarat Ethan Elliott, cercetător adjunct al proiectului din cadrul Laboratorului de Propulsie Jet al NASA din California.
Editor : Ș.A.
About the Author
