Technik

Das neue Gerät der ISS wird Atome kälter als das Vakuum machen Raum

Später in diesem Jahr, der Internationale Raumstation Ich werde ein neues wissenschaftliches Gerät erhalten, das als Kaltes Atomlabor (CAL). Es ist im Wesentlichen ein High-Tech-Kühlschrank, der Materie auf einen Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abkühlen kann – die physikalisch nicht erreichbare Temperatur, bei der Atome theoretisch aufhören, sich zu bewegen (minus 459,67 Grad Fahrenheit).

Weil es in der Lage sein wird, die Materie in der einzigartigen Schwerelosigkeit des Weltraums auf solche Extreme zu kühlen, wird CAL Forschern faszinierende neue Einblicke in die Eigenschaften der Materie bieten.

“Bei Raumtemperatur prallen Atome in einigen hundert Metern pro Sekunde in alle Richtungen ab”, sagt Rob Thompson, CAL Project Scientist am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA. sagte in einer Erklärung . “Aber in CAL werden sie sich millionenfach verlangsamen und zu einzigartigen Zuständen der Quantenmaterie kondensieren.”

Eines der ersten Experimente an Bord der CAL wird das Verhalten und die Wechselwirkungen von Partikeln untersuchen, indem sie mit ultrakalten Gasen niedriger Dichte experimentieren.

“Die Art und Weise, wie sich Atome in diesem Zustand verhalten, wird sehr komplex, überraschend und kontraintuitiv, und deshalb machen wir das”, sagte Eric Cornell von der University of Colorado und dem National Institute of Standards and Technology, der diese ersten Experimente leiten wird.

Im Jahr 2001 teilte Cornell den Nobelpreis für Physik für das Erstellen Bose-Einstein-Kondensate – ein Materiezustand, in dem Gruppen von Atomen bis knapp über den absoluten Nullpunkt abgekühlt werden, an dem sie sich wie ein einzelnes Atom zu verhalten beginnen und wellenartige Eigenschaften zeigen.

Im All werden die Eigenschaften dieser Bose-Einstein-Kondensate noch seltsamer – sie halten ihre wellenförmige Form viel länger als auf der Erde, was Wissenschaftler an Bord der ISS weiter erforschen können.

CAL kann Wissenschaftlern vielleicht sogar dabei helfen, eine der größten Fragen der Physik zu beantworten: Wie kann man die Quantenmechanik und die allgemeine Relativitätstheorie in Einklang bringen, die beiden Haupttheorien, die beschreiben, wie das Universum auf verschiedenen Skalen funktioniert?

Die von Albert Einstein entwickelte Allgemeine Relativitätstheorie bestimmt das Verhalten von Gravitation und großen Objekten – wie Planeten, Sternen und Galaxien – während die Quantenmechanik sich mit der seltsamen Physik der sehr kleinen Atome und subatomaren Teilchen beschäftigt.

iss055e035437 Ein Blick auf die Erde von der ISS am 27. April. Das SpaceX Dragon Resupply Ship ist oben auf der Aufnahme zu sehen. NASA

Forscher der Universität von Rochester und der Universität von Berkeley planen, CAL zu benutzen, um einen Grundstein von Einsteins Theorie, bekannt als Äquivalenzprinzip, in einem von Galileo inspirierten Experiment zu testen.

Anstatt wie der große italienische Wissenschaftler Kanonenkugeln vor dem Schiefen Turm von Pisa abzuwerfen, lassen die Forscher Atome in CAL fallen und lassen sie für einige Sekunden fallen. Dies wird ihnen ermöglichen, die Unterschiede in der Beschleunigung der Atome herauszufinden, die Verbindungen zwischen der Gravitation und der Quantenwelt aufzeigen könnten.

“Für dieses” coole “neue Labor sind viele weitere Experimente geplant – und niemand weiß, wohin sie führen werden”, sagte Thompson. “Mit CAL betreten wir das Unbekannte.”

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