На МКС получили пятое состояние вещества

НАУКА И ТЕХНОЛОГИИ

На МКС получили пятое состояние вещества

18:19 11/06/2020

На МКС получили пятое состояние вещества

Ученым из Калифорнийского технологического института в Пасадене удалось создать установку, с помощью которой на борту Международной космической станции получили пятое состояние вещества – конденсат Бозе – Эйнштейна, сообщает журнал Nature.

Известно, что конденсат Бозе – Эйнштейна (КБЭ) – это агрегатное состояние вещества. Оно было предсказано в законах квантовой механики Альбертом Эйнштейном на основе работ Шатьендраната Бозе в 1925 году. Оно образуется, когда газ бозонов – атомов, имеющих четное общее число протонов и нейтронов, доходит до температуры близкой к нулю, при которой атомы почти не двигаются.

В 1995 году первый КБЭ на основе газа атомов рубидия получили в лаборатории. Но дальнейшее изучение свойств этого состояния вещества на Земле невозможно из-за гравитации. Чтобы преодолеть эти ограничения, ученые создали на МКС Лабораторию холодного атома. Именно это дало огромные возможности для дальнейших исследований.

Центральным принципом квантовой механики является корпускулярно-волновой дуализм, согласно которому каждая частица может быть описана как волна материи. В ультрахолодных газовых комплексах атомы заполняют самое низкое энергетическое состояние, и их облако можно рассматривать как единую материальную волну.

Конденсация Бозе – Эйнштейна достигается охлаждением атомного облака с помощью магнитного испарения – комбинации светового и магнитного полей. При таком подходе атомы заключаются в магнитную ловушку, а те из них, которые обладают наибольшей кинетической энергией, выбиваются из ловушки радиочастотным излучением. Остальные атомы сталкиваются друг с другом и достигают теплового равновесия при более низкой температуре. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не образуется КБЭ.

Оказалось, что свойства конденсатов Бозе – Эйнштейна в условиях космической микрогравитации существенно отличаются от их свойств на Земле. Например, время свободного расширения, когда атомы колеблются после отключения магнитных ловушек, в космосе составляет около секунды, в отличие от миллисекунд на Земле.

Помимо того, ученые обнаружили, что в условиях микрогравитации для захвата атомов требуются меньшие силы, а значит экзотические квантовые эффекты становятся заметными при менее экстремальных температурах.

Специалисты предполагают, что такой прогресс в изучении атомов откроет новые возможности для экспериментов по изучению свободного падения и темной энергии.

На МКС получили пятое состояние вещества
На МКС получили пятое состояние веществаНа МКС получили пятое состояние веществаНа МКС получили пятое состояние веществаНа МКС получили пятое состояние вещества

Источник

Похожие статьи

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены (обязательно)