NASA тестирует квантовую технологию для измерения гравитации в космосе

Экспериментальная установка NASA позволила учёным изучить поведение атомов при температурах, близких к абсолютному нулю, что является важным шагом в развитии квантовой физики

NASA провело успешные испытания нового инструмента на борту Международной космической станции, который использует квантовую технологию для измерения гравитации, магнитных полей и других сил в космосе. Этот инструмент, — атомный интерферометр, — способен измерять вибрации орбитальной лаборатории с помощью ультрахолодных атомов.

Атомный интерферометр использует атомы, охлаждённые лазером до миллионных долей градуса выше абсолютного нуля, что даже холоднее, чем в космосе. Это позволяет получить точные измерения свойств самих атомов. Хотя атомные интерферометры используются на Земле, они считались слишком хрупкими, чтобы функционировать в течение длительного времени в космосе. Однако, используя Лабораторию холодных атомов NASA на МКС, учёные доказали, что атомные интерферометры можно использовать в космосе.

Лаборатория холодных атомов использует преимущества микрогравитационной среды на борту МКС для изучения квантовых явлений. Лаборатория охлаждает атомы почти до абсолютного нуля, или -459 градусов по Фаренгейту (-273 градуса по Цельсию). При этих сверхнизких температурах атомы образуют пятое состояние вещества, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна, что делает квантовые свойства атомов макроскопическими, а не микроскопическими.

Используя атомный интерферометр, учёные используют волнообразные свойства атомов, которые могут заставить один атом одновременно перемещаться по двум физически отдельным путям. Когда волны атома рекомбинируют и взаимодействуют, учёные могут измерить влияние гравитации или других сил, которые действовали на эти волны.

Наличие космического атомного интерферометра, способного измерять гравитацию с предельной точностью, может помочь лучше понять состав лун и других небесных тел. Различная плотность и материалы лун и планет приводят к тонким изменениям гравитации. Точные измерения гравитации могут дать редкую возможность заглянуть в тёмную материю — самый неуловимый материал Вселенной.

Результаты последнего эксперимента подробно описаны в недавнем исследовании, опубликованном в Nature Communications.