Первое в мире создание редкой формы материи за пределами земного притяжения
В течение нескольких минут максимально холодной локацией в доступной человечеству части Космоса 23 января 17 года XXI столетия стал миниатюрный чип, зависший на высоте в 150 миль над Швецией.
Эксперимент в невесомости
Чип был маленьким – как стандартная почтовая марка - и загружен рубидием-87, атомы которого были очень плотно упакованы. Учёные запустили эту микросхему в космос беспилотной ракетой длиной 40 футов (12 метров).
После некоторых подготовительных манипуляций микрочип был подвержен лазерному воздействию, вследствие чего атомарная структура внутри охладились по шкале Цельсия до температуры -273,15 градусов, что лишь на малую толику превышало абсолютный нуль.
На протяжении шести минут, пока ракета медленно раскачивалась в условиях практического отсутствия притяжения Земли, учёным представилась эксклюзивная возможность углублённо изучить впервые искусственно созданное в космическом пространстве самое странное и меньше других изученное агрегатное состояние вещества, получившее в своё время название конденсат Бозе-Эйнштейна.
Образование уникального конденсата
Главным отличием конденсата Бозе-Эйнштейна при сравнении с остальными четырьмя агрегатными состояниями (твёрдым, жидким, газообразным и плазменным) является то, что он способен образовываться исключительно в том случае, если облака газообразных атомов поместить в условия с температурой нуль градусов по шкале Кельвина.
В результате группы разрозненных атомов подвергаются переохлаждению, перестают в движении вести себя как отдельные объекты и группируются в «сверхатом». Десятки тысяч отдельных частиц в одно мгновение теряют отличия и начинают медленно вибрировать, синхронно излучая одинаковые волны. К тому же величину длины этих волн в теории могут влиять почти незаметные гравитационные возмущения.
Есть предположение, что благодаря этой суперчувствительности уникальный конденсат Бозе-Эйнштейна станет многообещающим и тонким инструментом, способным обнаруживать даже волны слабых полей гравитации, указывающих на нарушения кривизны пространственно-временного континуума, которые создаются в результате столкновений сверхмассивных тел.
Трудности земных условий
Но, когда учёные занимаются созданием бозе-эйнштейновских конденсатов в лабораториях на Земле, они имеют в запасе только несколько секунд для изучения, прежде чем образовавшийся цельный шарик гомогенного вещества упадёт под действием силы земного притяжения и разобьётся на отдельные атомы.
Исследователи иногда ухитряются выиграть несколько секунд путём сбрасывания образовавшегося конденсата Бозе-Эйнштейна в лабораторных условиях с очень большой высоты, но такой способ совершенно не подходит в случаях долгосрочных экспериментов. Изучение же пятого агрегатного состояния вещества в условиях отсутствия влияния гравитации является гораздо эффективнее.
Значение результатов исследований
Когда в космос запустили чип, наполненный атомами, учёные на местах знали, что в их распоряжении имеется определённое количество драгоценных минут для изучения, после того как атомы замёрзнут. Исследовательская команда в результате смогла провести 110 опытов, целью которых было получение новых данных о том, как гравитация способна повлиять на захватывание и переохлаждение. В то же время была получена ценная информация о поведении конденсата Бозе-Эйнштейна при свободном падении.
После анализа экспериментальных данных учёные обнаружили, что достаточно эффективным инструментом, способным обнаружить волны слабых гравитационных полей, действительно способен стать бозе-эйнштейновский конденсат, а именно его разделение и повторная сборка.
В одном из опытов учёные произвели лазерный разрез конденсатного облака на две равные части, а затем произвели наблюдения за рекомбинацией половинок. И так как обе половины двигались как непрерывная волна и находились в одном и том же квантовом состоянии, то любые различия в них после рекомбинации способны дать информацию о том, что именно внешнее влияние привело к изменению исходного состояния. И таким внешним фактором как раз могут являться гравитационные волны.
Вы должны войти, чтобы оставить комментарий.