NASA, uzaydaki yer çekimini, manyetik alanları ve diğer kuvvetleri ölçmek için kuantum teknolojisinin kullanımıyla ilgili deneyler yapıyor. Uzay ajansı, test edildi Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS) yörünge laboratuvarının titreşimlerini ölçmek için ultra soğuk atomlar kullanan yepyeni bir araç.
Atom interferometresi adı verilen kuantum aracı, atomların özelliklerinin hassas ölçümlerini elde etmek için atomları mutlak sıfırın milyonda bir derece üzerine lazerle soğutur. Bu, uzaydan bile daha soğuktur. sergiler Mutlak sıfırın 2,725 Kelvin derece üstündeki ortam sıcaklığı.
Atom interferometreleri Dünya’da kullanılsa da, uzayda uzun süreler boyunca işlev görmek için çok kırılgan oldukları düşünülüyordu. Ancak, NASA’nın Soğuk Atom Laboratuvarı’nı kullanarak (ISS’de mini buzdolabı büyüklüğünde bir tesis) bilim insanları atom interferometrelerinin uzayda kullanılmasının mümkün olduğunu kanıtladılar. Son deneyin sonuçları yakın zamanda yayınlanan bir makalede ayrıntılı olarak açıklanmıştır çalışmak yayınlandı Doğa İletişimleri.
Soğuk Atom Laboratuvarı, kuantum fenomenlerini incelemek için ISS’deki mikro yerçekimi ortamından yararlanır. Laboratuvar atomları neredeyse mutlak sıfıra veya -459 derece Fahrenheit’a (-273 derece Santigrat) kadar soğutur. Bu aşırı soğuk sıcaklıklarda atomlar, atomların kuantum özelliklerini mikroskobik olmaktan ziyade makroskobik hale getiren Bose-Einstein Yoğunlaşması adı verilen beşinci bir madde hali (katı, sıvı, gaz veya plazmadan farklı olarak) oluşturur. Sonuç olarak, atomların özelliklerini gözlemlemek daha kolaydır.
ISS’nin mikro yerçekimi ortamında, Bose-Einstein Yoğunlaşmalarının durumu daha uzun sürebilir ve daha düşük sıcaklıklara ulaşabilir, bu da gözlemler için daha iyi bir fırsat yaratır. Bilim insanları bir atom interferometresi kullanarak, tek bir atomun aynı anda fiziksel olarak ayrı iki yolda seyahat etmesine neden olabilen atomların dalga benzeri özelliklerinden yararlanır. Atomun dalgaları yeniden birleşip etkileşime girdiğinde, bilim insanları bu dalgalar üzerinde etkili olan yerçekiminin veya diğer kuvvetlerin etkisini ölçebilir.
Yerçekimini aşırı hassasiyetle ölçebilen uzay tabanlı bir atom interferometresine sahip olmak, bilim insanlarının uyduların ve diğer gök cisimlerinin bileşimini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir. Uyduların ve gezegenlerin farklı yoğunlukları ve malzemeleri, yerçekiminde ince değişikliklere neden olur. Yerçekiminin hassas ölçümleri, bilim insanlarına karanlık maddeye, yani kozmosun en zor bulunan malzemesine dair nadir bir içgörü de sağlayabilir.
Cold Atom Lab baş araştırmacısı ve yeni çalışmanın ortak yazarı Cass Sackett, bir bildiride, “Atom interferometrisi, Einstein’ın genel görelilik teorisini yeni yollarla test etmek için de kullanılabilir” dedi. “Bu, evrenimizin büyük ölçekli yapısını açıklayan temel teoridir ve teorinin doğru bir şekilde anlamadığımız yönleri olduğunu biliyoruz. Bu teknoloji, bu boşlukları doldurmamıza ve içinde yaşadığımız gerçekliğin daha eksiksiz bir resmini sunmamıza yardımcı olabilir.”
NASA’nın Soğuk Atom Laboratuvarı 2018’de ISS’ye fırlatıldı ve yörüngede Bose-Einstein Yoğunlaşmaları yaratan ilk laboratuvar oldu. Laboratuvar Dünya’dan uzaktan çalıştırılıyor ve tesisi kullanarak yapılan keşifler bir gün uzaya daha da uzaklara ulaşmamıza ve etrafımızdaki evreni daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.
Daha fazla: Araştırmacılar En Küçük Ses Birimlerini Ölçebilen Kuantum Titreşim Sensörü Ürettiler