Квантовый прорыв достигнут в самом прохладном месте космической станции

В углу Международной космической станции спрятан один очень крутой объект: Лаборатория холодного атома , где атомы можно охлаждать до минус 459 градусов по Фаренгейту (минус 273 градуса по Цельсию). При почти абсолютном нуле атомы почти перестают вибрировать и могут достичь состояния, называемого конденсатом Бозе-Эйнштейна. Это позволяет исследователям проверять теории об атомах и их взаимодействиях — и теперь они могут использовать эти ультрахолодные атомы для обнаружения изменений в окружающей их среде.

В исследовании используется квантовый инструмент, называемый атомным интерферометром, который использует атомы для измерения таких сил, как гравитация. Хотя эти инструменты существуют и на Земле, на поверхности планеты приходится иметь дело с гравитацией Земли, что делает инструменты менее чувствительными. В условиях космической микрогравитации атомы можно измерять дольше и гораздо точнее, и исследователи смогли использовать этот инструмент для обнаружения вибраций космической станции.

«Достижение этой вехи было невероятно трудным, и наш успех не всегда был данностью», — сказал в своем заявлении научный сотрудник Лаборатории холодного атома Джейсон Уильямс из Лаборатории реактивного движения НАСА. «Чтобы это произошло, команде потребовались самоотверженность и стремление к приключениям».

Теперь, когда команда продемонстрировала использование атомной интерферометрии в космосе, эту технологию можно использовать для самых разных будущих приложений. Они варьируются от тестирования теоретических моделей до отслеживания движения воды на Земле и могут быть использованы в экспериментах для выяснения таких тем, как темная материя и темная энергия.

«Атомная интерферометрия также может быть использована для проверки общей теории относительности Эйнштейна новыми способами», — сказал ведущий исследователь Касс Сакетт из Университета Вирджинии. «Это основная теория, объясняющая крупномасштабную структуру нашей Вселенной, и мы знаем, что есть аспекты теории, которые мы неправильно понимаем. Эта технология может помочь нам заполнить эти пробелы и дать более полную картину реальности, в которой мы живем».

Ожидается, что эта технология найдет и практическое применение, например, для улучшения навигации самолетов и кораблей. «Я ожидаю, что космическая атомная интерферометрия приведет к новым захватывающим открытиям и фантастическим квантовым технологиям, которые повлияют на повседневную жизнь, и перенесет нас в квантовое будущее», — сказал исследователь Ник Бигелоу из Рочестерского университета.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.