На борда на Международната космическа станция има компактна лаборатория с размерите на малък хладилник, в която се произвеждат едни от най-студените неща във Вселената. Тя се нарича Лаборатория за студени атоми и от известно време учените използват тази камера за изследване на странните квантови свойства на атомите в условията на микрогравитация. Но в сряда (15 ноември) те обявиха, че са постигнали важен етап.

Управлявана дистанционно от екип от Лабораторията за реактивно движение (JPL) на NASA в Калифорния, Лабораторията за студени атоми официално генерира квантов газ, съдържащ два вида атоми. Това в крайна сметка може да отвори вратата за напълно нови космически експерименти в областта на квантовата химия.

Когато мислим за състоянията на материята, четирите добре познати състояния са газове, течности, твърди тела и плазма - но има и екзотично пето състояние на материята, кондензатът на Бозе - Айнщайн, който е открит за първи път през 90-те години на миналия век.

Това състояние не е открито в природата, но учените могат да го създадат. Кондензатите на Бозе - Айнщайн се създават в свръхстудени лаборатории като Лабораторията за студени атоми, където лазери или магнити помагат да се охлади облак от атоми, близък до абсолютната нула, или -273 градуса по Целзий. Това е най-студената възможна температура във Вселената. В това състояние атомите се забавят, краищата им се сливат и учените могат да наблюдават квантови ефекти, които обикновено са много трудни за изследване.

На Земята гравитацията кара кондензатите на Бозе - Айнщайн да се разпръснат, след като свръхстудените магнити или лазери в експерименталната камера бъдат изключени. Това обаче не би се случило в микрогравитационната среда на Космоса. Поради това учените създадоха кондензати на Бозе - Айнщайн в Лабораторията за студени атоми за първи път през 2018 г. - годината, в която камерата беше инсталирана на МКС. И през годините след това те изучават явлението с голям успех.

Но сега изследователите показаха, че могат да създадат такъв квантов газ не само с един, а по-скоро с два вида атоми. В този случай те са постигнали подвига с облак от калий-рубидий. Според съобщението на JPL бъдещата работа с този вид квантов газ може да се използва за подпомагане на разработването на космически квантови технологии, които вече съществуват на Земята.

"Бихме могли да направим сензори, които са изключително чувствителни към малки завъртания, и по същество да използваме тези студени атоми в Бозе-Айнщайновия кондензат, за да направим жироскопи", каза в изявлението Никълъс Бигълоу, професор по физика и оптика в Университета в Рочестър и съавтор на новите открития.

"Тези жироскопи могат да ни дадат фиксирана отправна точка в Космоса, която да се използва за навигация в Дълбокия космос", казва Бигълоу. "Разработваме също така редица неща, които биха могли да доведат до по-добри часовници в Космоса, които са от решаващо значение за толкова много неща в съвременния живот, като високоскоростен интернет и GPS."

Изследователите смятат също, че бъдещите експерименти в Лабораторията за студени атоми биха могли да им помогнат да проверят принципа на еквивалентност, който е основен за Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн. Този принцип гласи, че гравитацията трябва да влияе на всички обекти по един и същи начин, независимо от тяхната маса. С други думи перо и тухла трябва да падат с еднаква скорост - поне във вакуум, където няма триене.

Учените изпитват затруднения при разрешаването на този принцип със законите на квантовата механика, които описват как се държат най-малките известни обекти във Вселената. Те може би ще успеят да го проверят с по-голяма точност при квантови експерименти в Космоса.

Снимка: NASA/Roscosmos

Виж още: С новото приложение на NASA може да видите МКС в нощното небе