Стройный хор атомов в НАСА
Сотрудникам Лаборатории холодного атома (Cold Atom Laboratory, CAL) НАСА удалось создать конденсат Бозе — Эйнштейна в земном прототипе установки, предназначенной для работы на Международной космической станции в 2016 году.
Бозе-Эйнштейновский конденсат представляет собой особое состояние вещества, в которое переходят некоторые атомарные газы при достижении сверхнизких температур. В частности, на установке CAL абсолютная температура составляла всего 200 нанокельвин. При таких температурах все атомы вещества переходят в основное энергетическое состояние, образуя вещество с необычными свойствами. Их движения становятся в высокой степени синхронизированными, отчасти напоминая унисонное пение хора в противоположность обычному хаотическому движению.
Бозе-Эйнштейновские конденсаты умеют получать уже много лет. Впервые это состояние было продемонстрировано экспериментально в 1995 году. Однако сотрудники CAL собираются изучить необычное явление в условиях микрогравитации. Для этого они поставят своё оборудование на Международной космической станции. Отсутствие гравитации должно значительно увеличить время жизни конденсата, что позволит довести его температуру до рекордных величин. Учёные рассчитывают достичь уровня одного пикокельвина. В такой системе можно будет с более высокой точностью проверить ряд фундаментальных законов квантовой физики.
С практической точки зрения данные исследования могут помочь в создании наиболее чувствительных квантовых детекторов, а также сверхточных атомных часов, которые могли бы стать в будущем новым стандартом измерения времени.
В CAL применяется обычная для подобных установок схема охлаждения атомов. Вначале атомы помещаются в оптическую ловушку, где охлаждаются лазерными импульсами, а затем переводятся в ловушку магнитную и охлаждаются ещё сильнее радиоволнами.
