Ученые впервые зафиксировали пятое состояние вещества в космическом пространстве.

Новости МирТесен

Благодаря микрогравитации удалось поддерживать нестандартное состояние материи в течение рекордного периода.

Конденсат Бозе — Эйнштейна представляет собой уникальное агрегатное состояние, возникающее при крайне низких температурах. Его формирование основано на бозонах – частицах, способных находиться во множестве одинаковых квантовых состояниях одновременно. В этом случае все атомы начинают действовать как единый квантовый объект, описываемый общей волновой функцией.

Бозе — Эйнштейна конденсат представляет для физиков-конденсаторов особенный интерес, поскольку он дает возможность наблюдать квантовые явления в масштабах, сопоставимых с размерами макрообъектов. Исследователи считают, что изучение этого пятого агрегатного состояния может помочь раскрыть природу темной энергии — гипотетической формы энергии, предположительно вызывающей ускоренное расширение Вселенной.

Изучение бозе-конденсатов на Земле представляет собой сложную задачу, поскольку поддержание вещества в необходимом состоянии затрудняется из-за температуры окружающей среды и гравитации. Для этих целей космос является гораздо более подходящей средой. Сегодня группа исследователей опубликовала в журнале NatureВ статье описываются результаты наблюдений за бозе-конденсатом, проведенных на борту Международной космической станции.

На Земле вещество находится в состоянии конденсата Бозе — Эйнштейна лишь доли секунды. На МКС такое состояние может длиться несколько секунд, предоставляя ученым уникальную возможность для исследования его характеристик. При этом температура была снижена почти до абсолютного нуля.

Команда специалистов во главе с Робертом Томпсоном из Калифорнийского технологического института в Пасадене создала бозе-конденсат, используя автономное оборудование EXPRESS, которое было ранее установлено на МКС еще в 2018 году. В качестве исходного материала для получения конденсата использовался рубидий.

Образовавшееся атомное скопление насчитывало около 49 тысяч атомов, причем приблизительно четверть из них составлял сам конденсат. Это количество превышает показатели, достигнутые ранее при использовании EXPRESS в земных экспериментах более чем на три фактора. Оценка ширины сгустившегося облака показала, что температура конденсата в удерживаемом состоянии составила 17 нанокельвинов.

Кроме того, исследователям представилась возможность зафиксировать в конденсированном веществе скопление атомов, демонстрирующих отсутствие магнитных свойств. В обычных условиях на Земле подобные атомы не формируются при создании бозе-конденсата из рубидия, однако их наличие стало возможным благодаря отсутствию силы тяжести на Международной космической станции.

Авторы исследования утверждают, что их данные демонстрируют выгоды от изучения бозе-эйнштейновского конденсата в условиях микрогравитации. В перспективе ученые планируют использовать установку EXPRESS для получения уникальных атомных сочетаний в конденсате и изучить его потенциал в разработке атомных лазеров сферической формы.

Ранее мы писали о том, как поведение нейтрино указалонаправлено на поиск возможных способов преодоления нехватки антиматерии в космосе, а высокоточная экспериментальная работа, оценить гравитацию на дистанциях менее 50 микрометров и не обнаружили никаких следов свернутых измерений Вселенной.