Специалисты НАСА готовятся к созданию самого холодного места во всей Вселенной - «Наука и технологии»

В августе этого лета коробка, размером с половину стиральной машины, отправится в путешествие на борт Международной Космической Станции в рамках миссии CRS-12. компании SpaceX. Лазеры, вакуумное оборудование и электромагнитный "нож", находящиеся внутри этой коробки, будут использоваться для отбора энергии у частиц разреженного газа до тех пор, пока эти частицы не станут практически неподвижными. Этот набор инструментов получил название Cold Atom Laboratory (CAL), он был разработан специалистами Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory), которые сейчас проводят заключительные этапы сборки и тестирования этой установки.

Набор инструментов, входящих в состав лаборатории CAL, был разработан для охлаждения атомов газа до температуры в одну миллиардную часть градуса выше температуры абсолютного ноля. Это более чем в миллион раз холоднее, чем средняя температура в глубинах космического пространства.

Охлажденные атомы газа, находящиеся в рабочей камере установки CAL, сформируют особое состояние материи, известное под названием конденсата Бозе-Эйнштейна. Когда материя переходит в такое состояние, то законы традиционной физики перестают действовать по отношению к ней, в безраздельную власть вступают законы квантовой физики и материю можно рассматривать как совокупность волновых функций, а не совокупность элементарных частиц. И, следует отметить, что эта таинственная волновая форма материи никогда еще не наблюдалась при столь низких температурах, какие будут достигнуты внутри установки CAL.

Конденсат Бозе-Эйнштейна используется достаточно часто учеными, ведущими исследования в области квантовой физики. Однако земная гравитация заставляет атомы конденсата постоянно перемещаться в сторону Земли, что ограничивает время существования материи в этом экзотическом состоянии долями секунды. Однако в космосе, на борту космической станции, сверхохлажденные атомы будут находиться в условиях нулевой гравитации, что даст ученым больше времени для проведения различных экспериментов. Ожидается, что время существования конденсата Бозе-Эйнштейна внутри установки CAL составит от 5 до 10 секунд, а дальнейшие усовершенствования используемых при этом технологий позволят увеличить время до сотен секунд.

Пользоваться возможностями установки CAL будут пять научных групп, в одну из которых входит Эрик Корнелл (Eric Cornell), ученый из Колорадского университета в Боулдере и Национального института стандартов и технологий. Эрик Корнелл является одним из Лауреатов Нобелевской премии по физике, которой он удостоился за получение в 1995 году в лаборатории первых в истории образцов конденсата Бозе-Эйнштейна.

В настоящее время установка Cold Atom Laboratory находится в стадии ее тестирования, по завершению которого она будет упакована надлежащим образом и отправлена на космодром на мысе Канаверал. А эксперименты, которые будут проведены в космосе с ее помощью, могут дать результаты, которые окажут огромное влияние на ряд технологий, используемых в квантовых вычислительных системах, в атомных часах и т.п.