Лаборатория Cold Atom Lab, сопоставимая по размерам с небольшим холодильником, использует лазерное охлаждение для снижения температуры атомов рубидия и калия почти до абсолютного нуля — −273,15 °C. В таких условиях тепловое движение практически исчезает, а атомы начинают вести себя как единая квантовая волна, образуя конденсат Бозе—Эйнштейна.
Именно в этом состоянии становятся доступными для наблюдения фундаментальные квантовые эффекты, которые в обычных условиях скрываются из-за влияния температуры и земной гравитации. На орбите облако атомов может свободно расширяться и эволюционировать значительно дольше, чем в наземных лабораториях, что существенно повышает точность измерений.
«При самых низких температурах материя ведет себя совершенно иначе, чем все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни. Волновая природа вещества начинает доминировать, открывая возможности для исключительно точных измерений времени, гравитации и движения», — отметил научный сотрудник проекта Cold Atom Lab Джейсон Уильямс из Лаборатории реактивного движения NASA.
Последняя модернизация стала уже четвертым крупным обновлением установки после ее доставки на МКС в 2018 году. Инженеры усовершенствовали магнитную ловушку для удержания атомного облака, повысили эффективность источников атомов и значительно расширили возможности измерительной аппаратуры.
Обновленные модули были доставлены на станцию весной 2026 года. После установки и ввода в эксплуатацию лаборатория уже приступила к серии новых экспериментов.
Исследования имеют не только фундаментальное значение. На их основе NASA рассчитывает создать космические квантовые технологии нового поколения — сверхточные атомные часы, инерциальные навигационные системы, гравитационные датчики и высокочувствительные измерительные комплексы. В перспективе такие системы смогут обеспечить навигацию космических аппаратов и астронавтов на Луне и Марсе без использования спутниковых навигационных систем, а также позволят строить детальные карты гравитационного поля Земли и других небесных тел.
По словам заместителя научного руководителя проекта Итана Эллиотта, человечество уже пережило первую квантовую революцию, результатом которой стали лазеры, магнитно-резонансная томография и современные средства связи. Теперь исследователи переходят к эпохе Quantum 2.0, когда становится возможным непосредственное управление крупными квантовыми состояниями вещества.
Эксперименты на борту МКС должны приблизить появление практических квантовых технологий, которые найдут применение не только в космонавтике, но и в геодезии, фундаментальной физике, системах навигации, связи и высокоточных измерениях.
Источник: https://www.livescience.com/physics-mathematics/quantum-physics/nasa-is-creating-a-fifth-state-of-ma...Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
