Astronauci tworzą „egzotyczną materię” na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
Astronauci stworzyli „egzotyczną materię” na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
W eksperymencie wykorzystano mikrograwitację przestrzeni do generowania i badania materii w sposób, który nie byłby możliwy na Ziemi.
Uzyskane wyniki mogą zmienić nasze rozumienie fizyki na podstawowym poziomie.
Badanie wykazało, że astronauci generują piąty stan materii, kondensaty Bosego-Einsteina. Powstają, gdy gaz bozonów jest schładzany prawie do zera absolutnego.
W tych ekstremalnych temperaturach materia zaczyna się dziwnie zachowywać: atomy stają się pojedynczą jednostką, która wykazuje właściwości kwantowe.
Jako takie są pomostem między mikroskopijnym światem – którym rządzą często nieoczekiwane procesy mechaniki kwantowej – a światem makroskopowym, w którym stosuje się fizykę klasyczną.
Naukowcy mają nadzieję wykorzystać kondensaty Bosego-Einsteina, aby uzyskać głęboki wgląd w mechanikę kwantową. Mieli jednak problemy, ponieważ grawitacja może przeszkadzać w ich dokładnym pomiarze.
Doprowadziło to naukowców do wysłania sprzętu znanego jako Cold Atom Lab do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Dzięki temu astronauci na pokładzie mogli przygotować kondensaty Bosego-Einsteina w tym środowisku mikrograwitacji i zmierzyć, w jaki sposób warunki te zmieniły właściwości w porównaniu z Ziemią.
Odkryli na przykład, że atomy krążą wokół siebie znacznie dłużej – stan trwa dłużej niż sekundę, w porównaniu z dziesiątkami milisekund na Ziemi. To z kolei pozwoli badaczom obserwować kondensaty Bosego-Einsteina z dużo większą precyzją, ponieważ będą mieli na to więcej czasu.
1/10
Mystic Mountain, filar gazu i pyłu stojący na wysokości trzech lat świetlnych, tryskający strumieniami gazu z zakopanych w nim raczkujących gwiazd, został schwytany przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a w lutym 2010 roku
Nasa / ESA / STScI
2/10
Pierwsze selfie zrobione na obcej planecie, uchwycone przez łazik Curiosity Rasa Nasa we wczesnych dniach misji eksploracji Marsa w 2012 r.
Nasa / JPL-Caltech / MSSS
3/10
Śmierć gwiazdy: Zdjęcie z teleskopu rentgenowskiego Chandra Nasa pokazuje supernową Tycho, gwiazdy w naszej galaktyce Drogi Mlecznej
Nasa
4/10
Arrokoth, najodleglejszy obiekt, jaki kiedykolwiek eksplorowano, zobrazowany tutaj 1 stycznia 2019 r. Przez kamerę na odległości między Nazami na Nowych Horyzontach w odległości 4,1 miliarda mil od Ziemi
Getty
5/10
Obraz galaktyki Wielkiego Obłoku Magellana widzianej w świetle podczerwonym przez Obserwatorium Kosmiczne Herschela w styczniu 2012 r. Regiony kosmosu, takie jak ta, powstają z mieszanki pierwiastków i pyłu kosmicznego
Nasa
6/10
Pierwszy w historii obraz czarnej dziury, uchwycony przez teleskop Event Horizon, w ramach globalnej współpracy z NASA, i opublikowany 10 kwietnia 2019 r. Zdjęcie ujawnia czarną dziurę w centrum Messiera 87, ogromnej galaktyki w pobliska gromada galaktyczna Panny. Ta czarna dziura znajduje się około 54 milionów lat świetlnych od Ziemi
Getty
7/10
Pluton, jak pokazano na obrazie statku kosmicznego Nasa Nowe Horyzonty, który przeleciał nad planetą karłów po raz pierwszy w lipcu 2015 r.
Nasa / APL / SwRI
8/10
Koronalny wyrzut masy widziany przez Obserwatorium Chandra w 2019 r. Po raz pierwszy Chandra wykryła to zjawisko od gwiazdy innej niż Słońce
Nasa
9/10
Ciemne, wąskie, 100-metrowe smugi biegnące w dół po powierzchni Marsa uważano za dowód współczesnej płynącej wody. Od tego czasu zasugerowano, że zamiast tego można je formować przez przepływający piasek
Nasa / JPL / University of Arizona
10/10
Morning Aurora: astronauta Nasa Scott Kelly wykonał to zdjęcie zielonych świateł zorzy polarnej z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w październiku 2015 r.
Nasa / Scott Kelly
1/10
Mystic Mountain, filar gazu i pyłu stojący na wysokości trzech lat świetlnych, tryskający strumieniami gazu z zakopanych w nim raczkujących gwiazd, został schwytany przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a w lutym 2010 roku
Nasa / ESA / STScI
2/10
Pierwsze selfie zrobione na obcej planecie, uchwycone przez łazik Curiosity Rasa Nasa we wczesnych dniach misji eksploracji Marsa w 2012 r.
Nasa / JPL-Caltech / MSSS
3/10
Śmierć gwiazdy: Zdjęcie z teleskopu rentgenowskiego Chandra Nasa pokazuje supernową Tycho, gwiazdy w naszej galaktyce Drogi Mlecznej
Nasa
4/10
Arrokoth, najodleglejszy obiekt, jaki kiedykolwiek eksplorowano, zobrazowany tutaj 1 stycznia 2019 r. Przez kamerę na odległości między Nazami na Nowych Horyzontach w odległości 4,1 miliarda mil od Ziemi
Getty
5/10
Obraz galaktyki Wielkiego Obłoku Magellana widzianej w świetle podczerwonym przez Obserwatorium Kosmiczne Herschela w styczniu 2012 r. Regiony kosmosu, takie jak ta, powstają z mieszanki pierwiastków i pyłu kosmicznego
Nasa
6/10
Pierwszy w historii obraz czarnej dziury, uchwycony przez teleskop Event Horizon, w ramach globalnej współpracy z NASA, i opublikowany 10 kwietnia 2019 r. Zdjęcie ujawnia czarną dziurę w centrum Messiera 87, ogromnej galaktyki w pobliska gromada galaktyczna Panny. Ta czarna dziura znajduje się około 54 milionów lat świetlnych od Ziemi
Getty
7/10
Pluton, jak pokazano na obrazie statku kosmicznego Nasa Nowe Horyzonty, który przeleciał nad planetą karłów po raz pierwszy w lipcu 2015 r.
Nasa / APL / SwRI
8/10
Koronalny wyrzut masy widziany przez Obserwatorium Chandra w 2019 r. Po raz pierwszy Chandra wykryła to zjawisko od gwiazdy innej niż Słońce
Nasa
9/10
Ciemne, wąskie, 100-metrowe smugi biegnące w dół po powierzchni Marsa uważano za dowód współczesnej płynącej wody. Od tego czasu zasugerowano, że zamiast tego można je formować przez przepływający piasek
Nasa / JPL / University of Arizona
10/10
Morning Aurora: astronauta Nasa Scott Kelly wykonał to zdjęcie zielonych świateł zorzy polarnej z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w październiku 2015 r.
Nasa / Scott Kelly
Co więcej, kondensaty mogą być zatrzymywane przez słabsze siły, piszą naukowcy, pozwalając im osiągnąć jeszcze niższe temperatury. Gdy warunki stają się zimniejsze, egzotyczne efekty kwantowe stają się bardziej widoczne, umożliwiając naukowcom ich lepsze zrozumienie i potencjalnie rzucić światło na niektóre z najbardziej podstawowych tajemnic fizyki.
„Udana generacja kondensatów Bosego-Einsteina na orbicie otwiera nowe możliwości badań nad gazami kwantowymi, a także interferometrii atomowej i toruje drogę dla jeszcze bardziej ambitnych misji”, pisze Maike Lachmann w towarzyszącym artykule News & Views.
Eksperyment jest tylko częścią pionierskiej pracy nad Międzynarodową Stacją Kosmiczną i wykorzystaniem warunków mikrograwitacji, które można tam znaleźć. Wcześniej w tym roku, naukowcy opisali sukces w próbach wyhodowania nowych narządów w pływającym laboratorium.
Artykuł opisujący wyniki opublikowano w Natura dzisiaj. Czasopismo zamierzało ujawnić wyniki 10 czerwca, ale opóźniło je o jeden dzień, aby wesprzeć ruch „#ShutdownSTEM”, który miał na celu wykorzystanie 10 czerwca do wsparcia czarnych badaczy i skoncentrowania się na pracy, która wzmacnia ich głosy.