Всего на несколько минут самым холодным местом в известной Вселенной был крошечный микрочип, парящий в 240 километрах над Кируной (Швеция). Об этом сообщает портал Livescience.com
Чип размером с почтовую марку был заряжен тысячами плотно упакованных атомов рубидия-87. Ученые запустили этот чип в космос на борту непилотируемой ракеты высотой 12 метров, а затем бомбардировали ее лазерами, пока атомы внутри нее не охладились до минус 459,67 градусов по Фаренгейту (минус 273,15 градусов по Цельсию), что на долю доли градуса выше абсолютного нуля, самой холодной возможной температуры в природе.
В то время как ракета качалась в условиях низкой гравитации в течение следующих 6 минут, ученым была предоставлена редкая возможность глубоко изучить самое странное, наименее понятное состояние вещества во Вселенной — конденсат Бозе-Эйнштейна. Впервые ученые создали его в космосе.
В отличие от других четырех состояний вещества (твердых тел, жидкостей, газов и плазмы), конденсаты Бозе-Эйнштейна могут образовываться только тогда, когда облака газовых атомов остывают в пределах нескольких миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля. Когда группы атомов охлаждаются до таких непостижимо низких температур, они перестают двигаться как индивидуумы и сливаются в один большой «супер атом». Десятки тысяч атомов внезапно становятся неотличимыми друг от друга, медленно вибрируя на однородной длине волны, которая теоретически может улавливать мельчайшие гравитационные возмущения вокруг них.
Эта сверхчувствительность делает конденсаты Бозе-Эйнштейна перспективными инструментами для обнаружения гравитационных волн-возмущений в кривизне пространства-времени, создаваемых столкновениями между сверхмассивными объектами, такими как черные дыры и нейтронные звезды. Проблема в том, что когда ученые создают конденсаты Бозе-Эйнштейна в наземных лабораториях, у них есть всего несколько секунд, чтобы изучить их, прежде чем сгусток однородной материи упадет на дно контейнера и развалится.
Исследователи иногда пытаются купить себе несколько дополнительных секунд, сбрасывая конденсаты Бозе-Эйнштейна с высоких башен, но этот метод не является устойчивым для долгосрочного изучения. Изучение конденсатов Бозе-Эйнштейна в условиях низкой или нулевой гравитации было бы гораздо более эффективным. (Недавно НАСА создало лабораторию холодного атома на Международной космической станции именно для этой цели.)
Этот крошечный микрочип стал самым холодным местом в известной Вселенной на 6 минут 23 января 2017 года.
Это возвращает нас к нашей ракете и нашему очень холодному чипу. Когда в январе прошлого года в рамках эксперимента по интерферометрии материи в условиях микрогравитации (MAIUS 1) в космос был запущен чип-полный атомов, ученые на Земле знали, что у них есть несколько драгоценных минут, чтобы изучить его, как только атомы внутри замерзнут. Используя компактную лабораторию, встроенную в ракету, команда провела 110 экспериментов на чипе, чтобы лучше понять, как гравитация влияет на захват и охлаждение атомов и как конденсаты Бозе-Эйнштейна ведут себя в свободном падении.
Среди их результатов, опубликованных 17 октября изданием журнала Nature, исследователи обнаружили, что нарезка и сборка конденсатов Бозе-Эйнштейна может быть ключевым инструментом в обнаружении неуловимых гравитационных волн. В одном эксперименте команда разрезала конденсатное облако пополам лазером, а затем наблюдала, как половинки рекомбинируют. Поскольку обе половины облака имеют одинаковое квантовое состояние и форму волны, любые различия в обеих половинах после рекомбинации могут указывать на то, что внешнее влияние изменило это состояние. По мнению исследователей, одним из таких влияний может быть наличие гравитационных волн.
Если все эти разговоры о чипах и новаторской науке заставляют вас жаждать большего, хорошая новость заключается в том, что на Земле и над ней предстоит еще много исследований конденсата Бозе-Эйнштейна. На данный момент исследователи, стоящие за миссией MAIUS I, запланировали два продолжения тестов.
