Uluslararası Uzay İstasyonunda kuantum kimyasının incelenmesine yönelik yardımların fırlatılması

Rochester’dan Profesör Nicholas Bigelow, etrafımızdaki dünyanın temel doğasını keşfetmek için NASA’nın Soğuk Atom Laboratuvarı’nda yürütülen deneylerin geliştirilmesine yardımcı oldu.

NASA’nın Uluslararası Uzay İstasyonundaki Soğuk Atom Laboratuvarı tesisinde, uluslararası bir bilim insanı ekibi, uzayda ilk kez iki tür atom içeren bir kuantum gazı üretti. başarı, Nature dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada özetlenenBu, şu anda Dünya’da mevcut olan kuantum teknolojilerinin uzaya getirilmesine yönelik bir başka adımı temsil ediyor.

Araştırmacılar, Dünya üzerinde uzaktan kontrol edilen deneyler yoluyla, mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara soğutulmuş atom gazından oluşan maddenin kuantum hali olan Bose-Einstein yoğunlaşmalarını ürettiler. Nicholas BigelowProfesör Lee A. DuBridge Fizik Ve bir profesör optik İçinde Rochester ÜniversitesiBu kuantum araçlarının, kuantum maddesinin özüne ilişkin çalışmaları ilerletmek, gezegenler arası navigasyona yardımcı olmak, evrenin gizemlerini çözmeye yardımcı olmak ve doğanın temel yasalarına ilişkin anlayışımızı derinleştirmek için kullanılabileceğini söylüyor.

Sıfır yerçekiminin avantajlarından yararlanın

NASA tarafından finanse edilen Uzay Konsorsiyumundaki Ultracold Atoms’un yöneticisi Bigelow, “Temel fizikte yer çekiminin varlığının aslında ne kadar hassas ölçüm yapabileceğinizi sınırladığı pek çok şey var” diyor. “Yerçekimini ortadan kaldırmak, ölçümde daha fazla hassasiyet elde etmek için çok daha uzun bir gözlem süresi yapmanıza olanak tanır ve aksi takdirde yerçekimi tarafından gizlenebilecek ince etkileri görmenize olanak tanır.”

Bu yeni yetenek sayesinde, Soğuk Atom Laboratuvarı artık yalnızca bireysel atomların kuantum özelliklerini değil, aynı zamanda farklı türdeki atomların kuantum durumunda birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğine ve birleştiğine odaklanan kuantum kimyasını da inceleyebiliyor. Araştırmacılar, soğuk atom laboratuvarında çok çeşitli deneyler gerçekleştirebilecek ve bunları mikro yerçekiminde yürütmenin nüansları hakkında daha fazla bilgi edinebilecekler. Bu bilgi, yeni uzay tabanlı kuantum teknolojilerinin geliştirilmesine yönelik eşsiz tesisten yararlanmak için gerekli olacaktır.

Bilim adamlarının çözmeyi amaçladığı gizemlerden biri, yerçekiminin kütlelerine bakılmaksızın tüm nesneleri aynı şekilde etkilediğini belirten eşdeğerlik ilkesiyle ilgilidir. Albert Einstein’ın modern kütleçekim fiziğinin omurgası olan genel görelilik teorisinin bir parçası olan bu prensip, atom gibi küçük nesnelerin davranışlarını tanımlayan kuantum fiziğinin kanunlarına tam olarak uymuyor. Bilim insanları, eşdeğerlik ilkesinin atom ölçeklerinde geçerli olup olmadığını görmek için Dünya’da atomik girişimölçerlerle deneyler yaptılar, ancak bunu uzayda, soğuk bir atom laboratuvarında daha kesin bir şekilde test edebilirler.

Karanlık enerjiyi anlamanın ve sensörleri ve saatleri iyileştirmenin yolu

Bigelow, bilim adamlarının, evrenin hızlanan genişlemesinin ardındaki gizemli motor olan karanlık enerjinin doğası hakkında bilgi edinmek amacıyla yerçekimini yüksek hassasiyetle ölçmek için diatomik interferometreler ve kuantum gazları kullanarak deneyler yapmayı planladıklarını söylüyor. Öğrendikleri şeyler, geniş bir uygulama yelpazesi için hassas sensörlerin geliştirilmesine yol açabilir.

Bigelow, “Küçük dönüşlere karşı çok hassas sensörler yapabiliriz ve Bose-Einstein yoğunlaşmalarındaki bu soğuk atomları jiroskop yapmak için kullanabiliriz” diyor. “Bu jiroskoplar bize uzayda derin uzay navigasyonu için kullanılabilecek sabit bir referans noktası verebilir. Aynı zamanda uzayda daha iyi saatlere yol açabilecek, modern yaşamdaki yüksek hızlar gibi birçok şey için gerekli olan bir dizi şey geliştiriyoruz. -hızlı internet.” ve Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS).”