NASA: в невесомости квантовые облака атомов стабильнее и крупнее, чем на Земле

На борту Международной космической станции заработала обновленная квантовая лаборатория NASA — Cold Atom Lab. Эксперименты в условиях невесомости позволяют создавать экзотические состояния материи и изучать квантовые явления, недоступные в земных условиях. Об этом сообщает NASA.

Квантовая физика описывает поведение материи на уровне отдельных атомов и частиц света. На таких масштабах атомы ведут себя не как крохотные шарики, а как волны: они могут "размазываться" в пространстве, находиться в нескольких точках одновременно и даже проходить сквозь друг друга. Эти свойства проявляются наиболее ярко при сверхнизких температурах.

Cold Atom Lab — прибор размером с небольшой холодильник, управляемый с Земли — охлаждает атомы рубидия и калия до температуры ниже минус 273°C, то есть практически до абсолютного нуля. При таких условиях атомы переходят в особое состояние — конденсат Бозе — Эйнштейна, пятое агрегатное состояние вещества (помимо твёрдого, жидкого, газообразного и плазмы). В конденсате все атомы ведут себя как единая квантовая волна.

В условиях невесомости эта волна может достигать значительно больших размеров и существовать дольше, чем на Земле, где сила тяжести быстро разрушает облако атомов. Это открывает возможности для сверхточных измерений времени, гравитации и ускорения — как для фундаментальной науки, так и для будущих навигационных технологий.

"В прошлом веке была квантовая революция, которая дала нам лазеры, мобильные телефоны и МРТ. Мы проводим квантовую революцию 2.0 и надеемся на аналогичный прорыв в технологиях", — отметил заместитель научного руководителя проекта Итан Эллиотт.

Последнее обновление — четвертое с момента запуска лаборатории на МКС в 2018 году — включает новую магнитную ловушку для управления формой квантовых облаков, что открывает ученым принципиально новые возможности для экспериментов.