حالت پنجم ماده در ایستگاه فضایی بین‌المللی ساخته شد
حالت پنجم و شگفت‌انگیز ماده در یکی از سردترین جاهای کیهان ساخته شده- در دستگاهی در ایستگاه فضایی بین‌المللی (آی‌اس‌اس).
سه سال پیش در وبلاگ " یک ستاره در هفت آسمان" خبر برنامه‌ی ناسا در این زمینه را خوانده بودید: * برنامه ناسا برای پدید آوردن سردترین نقطه کیهان
| کریستینا کوک در حال کار گذاشتن "آزمایشگاه اتم سرد" در ایستگاه فضایی بین‌المللی |
آزمایشگاه اتم سرد (کال، CAL) در سال ۲۰۱۸ برای بررسی یک گونه‌ی شگرف ماده به نام "چگالش بوز-اینشتین" (بی‌ئی‌سی) به ایستگاه فضایی فرستاده شد. این دستگاه که به اندازه‌ی یک چمدان است با بهره از نور لیزر برای کُند کردن جنبشِ اتم‌های روبیدیوم و پتاسیم در یک اتاقک خلا، آنها را سرد می‌کند. سپس میدان‌های مغناطیسی ابری را که از اتم‌های تولید شده و تا دمای نزدیک به صفر مطلق (۲۷۳- سلسیوس) سرد شده پدید آمده در بر می‌گیرد، و بی‌ئی‌سی پدید می‌آید.
این ماده‌ی سرد نخستین بار در اوایل دهه‌ی ۱۹۲۰ توسط ساتیندرا نات بوز و آلبرت اینشتین به عنوان حالت پنچم ماده -پس از جامد، مایع، گاز، و پلاسما- معرفی شد. این ماده یک گاز فَراسرد-شده است که دیگر مانند اتم‌ها و ذراتی تکی و جدا از هم رفتار نمی‌کند، بلکه رفتار یک هستار (وجود) در یک حالت کوانتومی یگانه را دارد. به بیان دیگر در این حالت، قوانین آشنای فیزیک کنار رفته و قوانین فیزیک کوانتوم برتری می‌یابند. در این حالت رفتار ماده بیشتر موجی می‌شود تا ذره‌ای.
مایکه لاخمان از دانشگاه لایب‌نیتس در هانوفر آلمان می‌گوید: «این بسیار شایان توجه است زیرا یک جرمِ مکانیک کوانتومیِ در اندازه‌ی ماکروسکوپی را به شما می‌دهد.»
بی‌ئی‌سی از ۱۹۹۵ تاکنون در آزمایشگاه‌های گوناگونی روی زمین ساخته شده، ولی روی زمین، کشش گرانشی باعث می‌شود ابری از ذرات که پدید آمده رو به زمین بیاید، از همین رو به طور معمول تنها برای کسری از ثانیه می‌تواند دیده شود. محیط ریزگرانش در ایستگاه فضایی این ذرات را تا چند ثانیه پایدار نگه می‌دارد و بررسی دقیقشان را امکان‌پذیر می‌سازد.
رابرت تامپسون از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و همکرانش از راه دور عملیات "کال" را اجرا کرده و نخسین یافته‌های خود را منتشر کرده‌اند. با آن که بیشتر برنامه تنها نمایشی از کارکرد دستگاه بود، ولی نیم‌نگاه‌های وسوسه‌انگیز به چیزی که می‌تواند روزی امکان‌پذیر شود هم می‌انداخت.
تامپسون می‌گوید: «این بیشتر یک دستاورد چشمگیر تکنیکی است ولی در آینده طیف گسترده‌ای از دانش‌ها را امکان‌پذیر خواهد کرد.»
نتایج آغازین نشان می‌دهد که بی‌ئی‌سی‌ها در مدار رفتاری متفاوت دارند. این دانشمندان پی بردند که حدود نیمی از اتم‌ها ابری هاله‌مانند پیرامون یک بدنه‌ی اصلی از بی‌ئی‌سی می‌سازند. روی زمین، این اتم‌ها به دلیل نیروی گرانش به سادگی پایین می‌آیند، ولی در ریزگرانشِ درون ایستگاه فضایی، ابر شناور می‌ماند (پژوهشنامه‌ی نشریه‌ی نیچر)
پژوهشگران امیدوارند در آینده‌ی نزدیک از این دستگاه برای دیدن برخورد اتم‌ها در یک سطح کوانتومی بهره بگیرند. آنها همچنین می‌خواهند با زیر نظر گرفتن آشفتگی‌ها در جنبش اتم‌ها، چین و شکن‌های فضازمان که به نام امواج گرانشی شناخته می‌شود را هم بررسی کنند.
با نگاهی به دورتر در آینده، این آزمایشگاه می‌تواند اندیشه‌های اینشتین، مانند اصل هم‌ارزی که می‌گوید همه‌ی اجسام در یک میدان گرانشی به یک شیوه شتاب می‌گیرند را هم بررسی کند. آزمایش‌ها در ریزگرانش می‌تواند هر چیزی اگر خلاف این اصل باشد را آشکار کند. تامپسون می‌گوید: «معمولا شرط‌بندی بر ضد اینشتین کار ناعاقلانه‌ایست. ولی آزمودن این چیزها همیشه مهم است.»
--------------------------------------------
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
واژه‌نامه:
International Space Station - ISS - Cold Atom Laboratory - CAL - Bose-Einstein condensate - BEC - atom - rubidium - potassium - vacuum chamber - laser - absolute zero - Albert Einstein - Satyendra Nath Bose - plasma - Maike Lachmann - Leibniz University - Hannover - Germany - Earth - microgravity - Robert Thompson - NASA - Jet Propulsion Laboratory - Nature - space-time - gravitational wave - equivalence principle - gravitational field
منبع: نیوساینتیست
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان
0 دیدگاه شما:
ارسال یک نظر