NASA 即將將地球上最冷的地方——冷原子實驗室 (CAL) 發射到軌道上,太空人將利用它來創造前所未見的溫度條件冷一億倍比太空深處。
冷原子實驗室將搭乘 SpaceX 火箭前往國際太空站,希望超冷盒子能夠在原子冷卻到絕對零度以上僅十億分之一度時揭示奇怪的新物理現象。
“研究這些超冷原子可以重塑我們對物質和重力基本性質的理解,”CAL 計畫科學家 Robert Thompson 說道,來自美國太空總署噴射推進實驗室。
「我們將在冷原子實驗室進行的實驗將使我們深入了解重力和- 宇宙中一些最普遍的力量。
如果您直到大約 30 秒前才考慮過地球上最冷的地方是什麼,NASA冷原子實驗室是一個冰櫃大小的盒子,配備了雷射、真空室和電磁“刀”,可將粒子減慢至幾乎靜止的狀態。
該儀器仍處於建造的最後階段,所以這次任務,預計八月推出,將是它的第一個大考驗。
該計劃是在國際太空站上用氣體粒子填充冷原子實驗室,在那裡獨特的微重力環境將使研究人員能夠觀察到在地球上無法檢測到的前所未見的量子現象。
特別令人感興趣的是一種奇異的物質形式,稱為- 一個原子變形為在冷原子實驗室溫度下從未觀察到的神秘波形。
因為這種狀態的黏度為零,原子能夠在沒有摩擦的情況下移動,就好像它們是單一固體物質一樣,美國太空總署解釋。
“如果你有超流體水並在玻璃杯中旋轉它,它會永遠旋轉,”安妮塔·森古普塔說,冷原子實驗室專案經理。
“沒有黏度可以減慢速度並耗散動能。如果我們能夠更好地理解超流體的物理原理,我們就有可能學會利用它們來更有效地傳遞能量。”
物理學家特別感興趣,因為在這種狀態下,規則切換來自經典物理學——例如愛因斯坦的理論- 到量子物理學,物質的行為開始不再像粒子,而更像波。
理解這一轉變是解決這個問題的關鍵之一現代物理學中最大的懸而未決的問題- 當單獨使用時,廣義相對論和量子場論可以分別解釋宇宙中最大和最小的事物,但沒有物理學家能夠將兩者統一成一個令人垂涎的理論“萬物理論”。
基於這個原因,物理學家願意連續幾天盯著玻色愛因斯坦凝聚態,但由於地球的引力會迅速結束維持這種奇異物質所必需的自由落體狀態,因此通常只能在幾分在之一秒的時間內觀察到它。
然而,在太空的微重力環境中,科學家應該能夠對事物有更實質的了解——美國太空總署預測他們將能夠在冷原子實驗室中維持玻色愛因斯坦凝聚體長達 5 至 10 秒在太空中。
這不僅可以幫助我們弄清楚是什麼將經典物理學和量子物理學結合在一起,而且更好地理解玻色-愛因斯坦凝聚可以帶來更精確的感測器、望遠鏡和用於太空船導航的原子鐘,甚至可以加速競賽速度邁向世界第一。
“就像伽利略第一台望遠鏡中的新鏡頭一樣,冷原子實驗室中的超靈敏冷原子有可能解開已知物理學前沿之外的許多謎團,”卡邁勒·奧德希里說,CAL專案副經理。
快點,八月 - 我們需要看到這件事的實際效果!