18 августа 2018, суббота

Пятый элемент. Как NASA создало новое состояние вещества в космосе

0 комментировать
Ученые смогли добиться нового состояния вещества в космосе
sciencealert.com

Ученые смогли добиться нового состояния вещества в космосе

Исследователи смогли охладить частицы химического элемента до чрезвычайно низких температур в космосе, что произвело экзотическое состояние материи. Такие эксперименты помогут в изучении квантовых эффектов на макроскопическом уровне.

Пока физики познают квантовую механику посредством воздействия магнитного поля на графен на Земле, их астро-коллеги решили, что именно гравитация (а точнее ее отсутствие) поможет достичь успеха в этом нелегком деле.

Как пишет Live Science, NASA смогли воссоздать редкое квантовое состояние вещества, благодаря снижению его температуры практически к абсолютному нулю (приблизительно -273°C) на Международной космической станции (МКС).

В качестве подопытного материала использовали облака атомов рубидия. Ученые охладили частицы до рекордно низкой температуры – максимально приближенной к абсолютному нулю Кельвина. Такие термальные условия, применяемые к микроэлементам, позволили наблюдать квантовые эффекты на макроскопическом уровне (т.е. невооруженным глазом).

Благодаря компактной лаборатории Сold Atom – квантовой машине, которая была запущена на МКС в мае 2018-го – исследователи смогли охладить рубидий до такой температуры, чтобы он начал выделять конденсат Бозе – Эйнштейна – агрегатное состояние вещества, основу которого составляют элементарные частицы – бозоны.

В подобном суперохлажденном состоянии начинают проявляться квантовые свойства атомов, которые можно заметить без каких-либо приборов.

«Как правило, эксперименты с конденсатом Бозе – Эйнштейна требуют внушительного оборудования и почти постоянного мониторинга ученых, тогда как компактная лаборатория Сold Atom имеет размер небольшого холодильника и может управляться удаленно с Земли», – говорит Роберт Шотвелл, руководитель эксперимента в Лаборатории реактивного движения в Лос-Анджелесе.

Одной из главных причин, почему эксперимент проводили в космосе является ключевая особенность Земли – гравитация. Исследования в земных условиях требуют наличие лазеров и магнитов для необходимого охлаждения вещества, снижения колебательной энергии атомов и укрепления связи между ними, – фактического соединения их воедино.

Как только внешние факторы перестают оказывать действие на материал, – в игру вступает естественная сила притяжения. Это ограничивает выделение нужного конденсата лишь в несколько мгновений, и физикам очень сложно изучать квантовую природу на длительном промежутке времени таким образом.  

В условиях практически нулевой гравитации на МКС, эксперименты обретают совершенно других масштабов. Лаборатория Сold Atom может образовывать конденсат Бозе – Эйнштейна, высвобождать его и рассматривать явление на протяжении значительно большего времени – около 5-10 секунд, пока он окончательно не рассеется.

Поскольку в невесомости можно охлаждать рубидий до более низких температур, чем на Земле, развитие космических технологий становится важным аспектом для изучения квантовой механики.

Напомним, пока действующий рекорд человечества по снижению температуры вещества все же был поставлен на Земле. Три года назад, ученые из Массачусетского технологического института смогли охладить соединение натрия и калия 23Na40K до сверхнизкой температуры в 500 нанокельвинов – 0,0000005°K или -273,1499995°C.

Тогда охлажденные молекулы газа изменили свои свойства, приостановив хаотичное движение и практически сформировали единое тело. Вещество смогло сохранить свое состояние всего лишь на 2,5 секунды.

Хотите знать не только новости, но и что за ними стоит?

Читайте журнал Новое Время онлайн.
Подпишитесь прямо сейчас

Читайте 3 месяца за 59 грн

Читайте срочные новости и самые интересные истории в Viber и Telegram Нового Времени.

Комментарии

1000

Правила комментирования
Показать больше комментариев

Последние новости

ТОП-3 блога

Фото

ВИДЕО

Читайте на НВ style

Научпоп ТОП-10

опрос

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: