В космічній лабораторії на борту МКС створена дивна форма матерії

А ви знали, що на Міжнародній космічнійстанції (МКС) знаходиться Лабораторія холодного атома (ЛХА) - одне з найхолодніших місць у відомій Всесвіту? ЛХА розпочала свою роботу в червні 2018 року і є першою установкою на орбіті, що виробляє цілі хмари «ультрахолодних» атомів, температура яких може досягати частки градуса вище абсолютного нуля, -273.15ºC - мінімальної межі температури, яку може мати фізичне тіло у Всесвіті. Все це космічне неподобство вчені затіяли, зрозуміло, заради квантової фізики. Так, через два роки безперервної роботи їм вдалося створити дивну квантову матерію, існування якої було передбачене більше століття тому.

Одне з найхолодніших місць у Всесвіті знаходиться на борту МКС

Чотири стану матерії - це рідина, газ, тверде тіло і плазма.

Що відбувається в лабораторії холодного атома?

Протягом 25 років фізики використовували екзотичне стан матерії, що складається з ультрахолодних атомів, щоб дослідити квантове поведінка в макроскопічному масштабі. Але зробити це вдалося лише на борту МКС. Практично за два роки роботи ЛХА, фізики з NASA створили п'ятий стан матерії - конденсат Бозе-Ейнштейна, Існування якого було передбачене Альбертом Ейнштейном і індійським математиком Сатьендрой Нат Бозе майже сто років тому.

Конденсат дозволяє вченим детально досліджувати таємниці квантової фізики: коли атоми охолоджуються від такої низької температури (-273,15 ° C), Вони можуть утворювати єдиний макроскопічний квантовий об'єкт - ультрахолодні атомні хмари, які починають походити на один "суператом", а не на групу окремих атомів.

Говорячи простими словами, в охолодженому станіпристойне число атомів виявляється в мінімально можливих квантових станах - ось чому квантові ефекти починають проявлятися на макроскопічному рівні. Автори наукової роботи вважають, що конденсат Бозе-Ейнштейна дозволить їм вивчити Маловідомі мікросвіт. Отримані результати, опубліковані в журналі Nature, доводять, що мікрогравітація (постійна невагомість) ЛХА дозволяє вченим створювати явища, створення яких на Землі неможливо.

Як пише Nature, в конденсаті, ймовірно, захованівідповіді до самої загадкової енергії у Всесвіті - темної енергії, яка відповідає за її прискорене розширення. Детальніше про пошуки темної енергії читайте в нашому матеріалі.

Найкрутіша лабораторія Всесвіту налаштована на відкриття квантового світу

П'яте стан матерії

Погодьтеся, створення п'ятого стану матерії вкосмосі - важлива подія для світової науки. Але як вченим це вдалося? Для отримання конденсату дослідники використовували атоми рубідію-87, лазери і високий вакуум, які існували довше секунди при 200 трильйонних частках градуса вище абсолютного нуля, нарівні з деякими з найбільш успішних експериментів на Землі. У майбутніх експериментах команда планує опуститися до рекордних 20 трильйонних доль градуса і створити конденсат, здатний існувати до 5 секунд.

Створення конденсату Бозе-Ейнштейна з рубідію (м'якого металу, що нагадує калій) стало можливим виключно в умовах мікрогравітації. Вперше отримати атоми рубідію-87 вченим вдалося в 1995 році, Використовуючи винайдену в 1980-х методику лазерного охолодження і магнітного випарного охолодження.

Квантова фізика дуже і дуже дивна, але її активно вивчають. Щоб не пропустити цікавих відкриттів в цій області, підписуйтесь на наш канал в Google News

Так виглядає Лабораторія холодного атома, розташована на борту МКС в червні 2018 року

Необхідно відзначити, що отриманий конденсат -не перший, створений в умовах мікрогравітації. Ряд попередніх експериментів показав як ця фаза матерії поводиться під час перебування в невагомості. Але ЛХА - перша лабораторія існуюча в цьому середовищі постійно. Її успіх не був очікуваним, враховуючи, що сама лабораторія розміром з середньостатистичну посудомийну машину.

Більш того, область застосування отриманогоконденсату Бозе-Ейнштейна і його пояснення варіюється в залежності від пошуку темної енергії, гравітаційних хвиль, а також випробувань загальної теорії відносності та ін. Проте, важливість цього відкриття важко переоцінити.

Які експерименти проводять на борту МКС?

Насправді в космосі проводять величезнукількість наукових експериментів, кожен з яких унікальний і дозволяє краще пізнати Всесвіт і нас самих. Так, одним з основних напрямків космічних досліджень сьогодні є вирощування на МКС великої кількості різноманітних рослин. За весь час роботи станції, космонавти вирощували ячмінь, горох, редис, пшеницю, салатні культури та ін. Також постійно ведуться дослідження раку і хвороби Паркінсона.

Вам буде цікаво: Для чого вчені відправили марихуану на МКС?

Крім того, проект Mayo Clinic культивуєстовбурові клітини - це дозволить вченим зрозуміти чому деякі види раку виявляються стійкими до хіміотерапії. щоб поліпшити наше розуміння стійкості раку до хіміотерапії. Про шести найбільш цікавих наукових експериментів на борту Міжнародної космічної станції читайте в матеріалі мого колеги Іллі Хеля.