Η NASA θα δημιουργήσει το πιο ψυχρό σημείο στο Σύμπαν. NASA Wants to Create the Coolest Spot in the Universe

Καλλιτεχνική άποψη της μαγνητο-οπτικής παγίδας που θα χρησιμποιηθεί στο πείραμα της NASA. Artist's concept of an atom chip for use by NASA's Cold Atom Laboratory (CAL) aboard the International Space Station. CAL will use lasers to cool atoms to ultracold temperatures. Image Credit: NASA

Δεδομένου ότι στην κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία που γεμίζει ολόκληρο το σύμπαν αντιστοιχεί μια θερμοκρασία περίπου 2,7 Κ, θα μπορούσε κανείς να πει ότι δεν υπάρχει σώμα με μικρότερη θερμοκρασία. Κι όμως δεν είναι έτσι!

Ένα νεφέλωμα που ονομάζεται Boomerang, που απέχει 5000 έτη φωτός από τη Γη, έχει θερμοκρασία περίπου 1Κ. Το νεφέλωμα διαστέλλεται πολύ γρήγορα και γι αυτό έχει τόσο χαμηλή θερμοκρασία. Στα γήινα όμως εργαστήρια είναι δυνατόν να επιτευχθούν πολύ μικρότερες θερμοκρασίες.

Φέτος το καλοκαίρι, η Αμερικανική Διαστημική Υπηρεσία (NASA) θα επιχειρήσει την δημιουργία του ψυχρότερου σημείου στο σύμπαν στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Θα στείλει στον Διαστημικό Σταθμό ένα «κουτί» υψηλής τεχνολογίας σε μέγεθος μπαούλου, όπου θα υπάρχουν ένας θάλαμος κενού, λέιζερ και ένα ηλεκτρομαγνητικό «μαχαίρι». Αυτά θα χρησιμοποιηθούν για να εξαλείψουν την ενέργεια των σωματιδίων ενός αερίου, επιβραδύνοντάς τα τόσο πολύ, ώστε να παραμείνουν σχεδόν ακίνητα.

Το πάγωμα των ατόμων του αερίου θα κατεβάσει τη θερμοκρασία τους σε μόλις ένα δισεκατομμυριοστό του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν. Θα πρόκειται για μια θερμοκρασία τουλάχιστον 100 εκατομμύρια φορές πιο χαμηλή από αυτήν που υπάρχει στα βάθη του διαστήματος.

CAL Mission architecture. Image Credit: NASA

Η συσκευή όπου θα γίνει το πείραμα, λέγεται Εργαστήριο Κρύων Ατόμων (CAL), αναπτύχθηκε από το Εργαστήριο Αεριοπροώθησης (JPL) της NASA και θα ταξιδέψει στον ISS τον Αύγουστο πάνω σε ένα πύραυλο της ιδιωτικής εταιρείας SpaceX.

«Η μελέτη αυτών των υπέρ-ψυχρων ατόμων μπορεί να μεταμορφώσει την κατανόησή μας για την ύλη και τη θεμελιώδη φύση της βαρύτητας. Τα πειράματα που θα κάνουμε, θα μας δώσουν νέες ενοράσεις για τη βαρύτητα και τη σκοτεινή ενέργεια, μερικές από τις πιο διάχυτες δυνάμεις στο σύμπαν», δήλωσε ο επικεφαλής επιστήμων Ρόμπερτ Τόμσον του JPL.

Διανομή ταχυτήτων (τρεις εικόνες) για ένα αέριο από άτομα ρουβιδίου, επιβεβαιώνοντας την ανακάλυψη μια νέας φάσης της ύλης, του συμπυκνώματος Bose-Einstein. Αριστερά: Λίγο πριν την εμφάνιση του συμπυκνώματος Bose–Einstein. Κέντρο: Λίγο μετά την εμφάνιση του συμπυκνώματος Bose–Einstein. Δεξιά: μετά την περαιτέρω εξάτμιση, αφήνοντας ένα δείγμα σχεδόν καθαρού συμπυκνώματος. Από την εργασία των Cornell και Carl Wieman που τους χάρισε το Νόμπελ. Bose–Einstein condensate In the July 14, 1995 issue of Science magazine, researchers from JILA reported achieving a temperature far lower than had ever been produced before and creating an entirely new state of matter predicted decades ago by Albert Einstein and Indian physicist Satyendra Nath Bose. Cooling rubidium atoms to less than 170 billionths of a degree above absolute zero caused the individual atoms to condense into a "superatom" behaving as a single entity. The graphic shows three-dimensional successive snap shots in time in which the atoms condensed from less dense red, yellow and green areas into very dense blue to white areas. JILA is jointly operated by NIST and the University of Colorado at Boulder.

Όταν τα άτομα ψυχθούν σε τόσο ακραίες θερμοκρασίες μέσα στο Εργαστήριο Κρύων Ατόμων, μπορεί να σχηματίσουν μια διακριτή κατάσταση της ύλης, γνωστή ως συμπύκνωμα Bose-Einstein, στην οποία έχει αρχίσει πλέον να ισχύει η κβαντική και όχι η συνήθης φυσική. Τότε η ύλη μπορεί να συμπεριφέρεται λιγότερο σαν σωματίδια και περισσότερο σαν κύματα.

Μέχρι σήμερα η NASA δεν έχει δημιουργήσει ή παρατηρήσει ποτέ ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein στο διάστημα. Στη Γη, λόγω της βαρύτητας, τέτοια συμπυκνώματα μπορούν να παρατηρηθούν μόνο για κλάσματα του δευτερολέπτου. Αλλά στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, με την μικρότερη βαρύτητα, μπορεί να παρατηρηθούν για περισσότερο χρόνο, ίσως για πέντε έως δέκα δευτερόλεπτα.

Πέντε διαφορετικές επιστημονικές ομάδες από αμερικανικά πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα θα διεξάγουν πειράματα στον ISS με το Εργαστήριο Κρύων Ατόμων. Τα πειράματα αυτά μπορεί στο μέλλον να οδηγήσουν σε διάφορες πρακτικές εφαρμογές (βελτιωμένους αισθητήρες, κβαντικούς υπολογιστές, ατομικά ρολόγια κ.α.).

Πηγές: www.amna.gr – www.jpl.nasa.gov