Aan boord van het ISS is in het ruimtelaboratorium een ​​vreemde vorm van materie ontstaan

Wist je dat op de International Spacestation (ISS) is het Laboratorium van het Koude Atoom (LHA) - een van de koudste plekken in het bekende universum? LHA begon zijn werk in juni 2018 en is de eerste installatie in een baan om de aarde, die hele wolken van "ultrakoude" atomen produceert, waarvan de temperatuur een fractie van een graad boven het absolute nulpunt kan bereiken, -273,15ºC - de minimumtemperatuurgrens die een fysiek lichaam in het heelal kan hebben. Al deze kosmische schande, begonnen wetenschappers natuurlijk omwille van de kwantumfysica. Dus, na twee jaar onafgebroken werken, slaagden ze erin een vreemde kwantummaterie te creëren, waarvan het bestaan ​​meer dan een eeuw geleden werd voorspeld.

Een van de koudste plekken in het heelal is aan boord van het ISS

De vier toestanden van materie zijn vloeibaar, gasvormig, vast en plasma.

Wat gebeurt er in het koude atoomlaboratorium?

Al 25 jaar hebben natuurkundigen een exotische toestand van materie gebruikt die bestaat uit ultrakoude atomen om te onderzoeken kwantumgedrag op macroscopische schaal. Maar dit gebeurde alleen aan boord van het ISS. In bijna twee jaar LHA creëerden natuurkundigen van NASA de vijfde toestand van materie - Bose-Einstein-condensaat, wiens bestaan ​​bijna honderd jaar geleden werd voorspeld door Albert Einstein en de Indiase wiskundige Satyendra Nath Bose.

Condensatie stelt wetenschappers in staat om de mysteries van de kwantumfysica in detail te onderzoeken: wanneer atomen worden gekoeld vanaf zo'n lage temperatuur (-273,15 ° C), kunnen ze een enkel macroscopisch kwantumobject vormen - ultrakoude atoomwolken, die op één 'superatoom' beginnen te lijken in plaats van op een groep van afzonderlijke atomen.

Simpel gezegd: gekoeldeen behoorlijk aantal atomen belandt in de minimaal mogelijke kwantumtoestanden - daarom beginnen kwantumeffecten zich op macroscopisch niveau te manifesteren. De auteurs van het wetenschappelijke werk zijn van mening dat het Bose-Einstein-condensaat hen in staat zal stellen de weinig bekende microkosmos te bestuderen. De resultaten, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, bewijzen dat microzwaartekracht (constante gewichtloosheid) van LCA wetenschappers in staat stelt fenomenen te creëren die niet op aarde kunnen worden gecreëerd.

Volgens de natuur bevat het condensaat waarschijnlijkantwoorden op de meest mysterieuze energie in het heelal - donkere energie, die verantwoordelijk is voor zijn versnellende expansie. Lees meer over de zoektocht naar donkere energie in ons materiaal.

Het coolste laboratorium in het universum gaat de kwantumwereld ontdekken

De vijfde toestand

Mee eens, de creatie van de vijfde staat van materie inruimte is een belangrijke gebeurtenis voor de wereldwetenschap. Maar hoe hebben wetenschappers het gedaan? Om het condensaat te produceren, gebruikten de onderzoekers rubidium-87-atomen, lasers en hoogvacuüm die langer dan een seconde duurden bij 200 biljoensten van een graad boven het absolute nulpunt, vergelijkbaar met enkele van de meest succesvolle experimenten op aarde. In toekomstige experimenten is het team van plan om te dalen tot een record van 20 biljoenste graad en condensatie te creëren die tot 5 seconden kan duren.

De vorming van een Bose-Einstein-condensaat uit rubidium (een zacht metaal dat lijkt op kalium) werd alleen mogelijk onder microzwaartekrachtomstandigheden. Voor het eerst slaagden wetenschappers erin om in 1995 atomen van rubidium-87 te verkrijgenmet behulp van de techniek van laserkoeling en magnetische verdampingskoeling, uitgevonden in de jaren tachtig.

Kwantumfysica is heel, heel vreemd, maar wordt actief bestudeerd. Om geen interessante ontdekkingen op dit gebied te missen, kunt u zich abonneren op ons kanaal op Google Nieuws

Zo ziet het Cold Atom Laboratory er in juni 2018 uit aan boord van het ISS.

Opgemerkt moet worden dat het resulterende condensaat -niet de eerste die in microzwaartekracht is gebouwd. Een aantal eerdere experimenten hebben aangetoond hoe deze fase van materie zich gedraagt ​​tijdens zijn verblijf in gewichtloosheid. Maar LHA is het eerste laboratorium dat permanent in deze omgeving bestaat. Het succes was niet verwacht, aangezien het laboratorium zelf ongeveer zo groot is als een gemiddelde vaatwasser.

Bovendien is de reikwijdte van het verkregenBose-Einstein-condensaat en de verklaring ervan variëren afhankelijk van de zoektocht naar donkere energie, zwaartekrachtgolven, evenals tests van de algemene relativiteitstheorie, enz. Het belang van deze ontdekking kan echter nauwelijks worden overschat.

Welke experimenten worden er aan boord van het ISS uitgevoerd?

In feite een enormeeen aantal wetenschappelijke experimenten, die elk uniek zijn en je in staat stellen het universum en onszelf beter te leren kennen. Een van de belangrijkste gebieden van het ruimteonderzoek van vandaag is dus de teelt van een grote verscheidenheid aan planten op het ISS. Gedurende de hele werking van het station hebben de kosmonauten gerst, erwten, radijs, tarwe, slagewassen, enz. Verbouwd. Onderzoek naar kanker en de ziekte van Parkinson is ook aan de gang.

U zult zich afvragen: waarom hebben wetenschappers marihuana naar het ISS gestuurd?

Bovendien cultiveert het Mayo Clinic-projectstamcellen - hierdoor kunnen wetenschappers begrijpen waarom sommige soorten kanker resistent zijn tegen chemotherapie. om ons begrip van kankerresistentie tegen chemotherapie te verbeteren. Lees over de zes meest interessante wetenschappelijke experimenten aan boord van het internationale ruimtestation ISS in het materiaal van mijn collega Ilya Khel.