alanında önemli bir aşamaya gelindi kuantum kimyası.
Uluslararası Uzay İstasyonunda (ISS) bulunan Soğuk Atom Laboratuvarı tesisi, uzayda ilk kez iki farklı atom türünden oluşan bir kuantum gazını başarıyla üretti.
Araştırmacılar, Bose-Einstein yoğunlaşmaları oluşturmak için koşulları değiştirerek Dünya’dan uzaktan deneyler yaptılar. Bu eşsiz bir şey kuantum durumu Bir atom gazının mutlak sıfıra yakın veya -273,15 santigrat derece (-459,67 Fahrenheit derece) civarındaki sıcaklıklara kadar soğutulmasıyla oluşturulan madde.
Gazın içindeki bireysel atomlar, bu kadar düşük sıcaklıklarda benzersiz kimliklerini kaybeder ve tek, uyumlu bir varlık gibi davranmaya başlar.
Başarılı deney, Rochester Üniversitesi ve Hannover Leibniz Üniversitesi (LUH) dahil olmak üzere çeşitli üniversitelerden bilim adamlarından oluşan uluslararası bir ekibin ortak çabaları sayesinde mümkün oldu. Bu başarıya ulaşmak için gerekli teorik hesaplamalara katkıda bulundular.
Bu tür deneyler, yeni uzay tabanlı kuantum teknolojilerinin geliştirilmesinin önünü açabilir. Kuantum araçları cep telefonları, GPS sistemleri ve tıbbi cihazlar dahil olmak üzere çeşitli ürünlerde kullanılmaktadır.
Ek olarak, uyarınca basın bülteni“Gezegenler arasındaki navigasyona yardımcı olmanın yanı sıra evrenin gizemlerini çözmeye ve doğanın temel yasalarına ilişkin anlayışımızı derinleştirmeye yardımcı olabilir.”
Daha fazla uzay tabanlı kuantum kimyası deneyleri için sahne hazırlandı
Bu ilerleme, mikro yerçekimi ortamında, özellikle kuantum kimyasında, daha kapsamlı çalışmalar ve deneyler yapılmasına zemin hazırladı. Bu bilimsel alan, farklı türdeki atomların kuantum durumundaki etkileşimlerine ve kombinasyonlarına odaklanır.
NASA tarafından finanse edilen Uzaydaki Ultrasoğuk Atomlar Konsorsiyumu’nun yöneticisi Nicholas Bigelow, “Temel fizikte, yerçekiminin varlığının aslında ne kadar hassas ölçüm yapabileceğinizi sınırladığı pek çok şey var” dedi.
Bigelow şunları ekledi: “Yer çekimini ortadan kaldırmak, ölçümde daha fazla hassasiyet elde etmek için çok daha uzun bir gözlem süresi yapmanıza olanak tanır ve yerçekimi tarafından maskelenebilecek hassas etkileri görmenize olanak tanır.”
Bulunması zor karanlık enerjiye dair içgörü sağlayabilir
Bu son teknoloji tesis, evrenin genişlemesini etkileyen çok önemli bir faktör olan karanlık enerjinin anlaşılması zor doğası hakkında daha fazlasını ortaya çıkarma potansiyeline sahip. Şaşırtıcı bir şekilde bu gizemli güç evrenin yaklaşık yüzde 68’ini oluşturuyor. Önemine rağmen karanlık enerji hakkında bilinmeyen çok şey var.
Bilim insanları bu yörünge laboratuvarını iki atomlu interferometrelere ve kuantum gazlarına dayalı deneyler yürütmek için kullanmayı amaçlıyor. Amaç, karanlık enerjinin özelliklerine dair içgörüler sunacak yüksek hassasiyetli yerçekimi ölçümleri elde etmektir.
Bu deneylerden elde edilen bilgiler, çok çeşitli alanlarda uygulanabilecek hassas sensörlerin geliştirilmesine potansiyel olarak yön verebilir.
Bigelow, “Küçük dönüşlere son derece duyarlı sensörler yapabilir ve Bose-Einstein yoğunlaşmasındaki bu soğuk atomları jiroskop yapmak için kullanabiliriz” dedi. “Bu jiroskoplar bize uzayda derin uzay navigasyonu için kullanılabilecek sabit bir referans noktası verebilir. Aynı zamanda uzayda daha iyi saatlere yol açabilecek, yüksek hızlı internet ve GPS gibi modern yaşamdaki pek çok şey için hayati önem taşıyan bazı şeyler de geliştiriyoruz.”
Bulgular dergide bildirildi Doğa.
Çalışma özeti:
Kompakt cihazlarda ultra soğuk atom sıcaklıklarına ulaşma yeteneği yakın zamanda uzaya da genişletildi1,2. Aşırı soğuk sıcaklıklar kuantum etkilerini güçlendirirken, serbest düşüş daha fazla soğumaya ve yerçekimi ile daha uzun etkileşim süresine (kuantum tanımı olmayan son kuvvet) olanak tanır. Bu cihazlar Dünya’da Bose-Einstein yoğunlaşmaları (BEC’ler), süper akışkanlık ve güçlü etkileşime giren kuantum gazları gibi makroskobik kuantum olaylarını üretti.3. İki ultra soğuk atom izotopunun süperpozisyonuna müdahale eden karasal kuantum sensörleri, Einstein’ın klasik kütleçekim teorisinin temel ilkesi olan serbest düşüşün (UFF) evrenselliğini 10−12 düzeyinde test etti4. Uzayda, güçlü etkileşimlerin zengin fiziğini keşfetmek veya UFF’nin kuantum testlerini gerçekleştirmek için gereken elemanların soğutulması hala zordu. Burada, Uluslararası Uzay İstasyonundaki (ISS) çok kullanıcılı Soğuk Atom Laboratuvarı (CAL) cihazının yükseltilmiş donanımını kullanarak, bilgimiz dahilinde, uzayda çift türlü bir BEC’nin (87Rb ve 41K’dan oluşturulmuş) ilk eşzamanlı üretimini rapor ediyoruz. türler arası etkileşimlerin gözlemlenmesinin yanı sıra 39K ultra soğuk gazların üretimi.
