На борту МКС получена материя в пятом агрегатном состоянии
Конденсат Бозе — Эйнштейна был впервые получен учеными НАСА на борту Международной космической станции (МКС), 27 июля сообщил официальный сайт НАСА.
Конденсат Бозе — Эйнштейна (Бозе-конденсат) является пятым состоянием вещества (наряду с твердым телом, жидкостью, газом и плазмой), отличающимся от остальных тем, что макрообъект (группа атомов) проявляет волновые свойства. Например, можно наблюдать интерференцию (волновое явление) при столкновении двух Бозе-конденсатов. Ученые добились нужного эффекта во время охлаждения атомов рубидия до температуры, близкой к абсолютному нулю. Такая температура равна минус 273,15° С, или же 0° К (по шкале Кельвина).
При условии абсолютного нуля атомы вещества должны были бы прекратить двигаться. Однако на самом деле при понижении температуры до абсолютного нуля начинают на макроуровне проявляться волновые свойства материи. Так, например, частица, движение которой чем-либо ограничено (физики говорят: частица находится в потенциальной яме), всегда имеет нулевые колебания (колебания при минимальном энергетическом состоянии системы).
Подобный эффект возникает при создании конденсата Бозе — Эйнштейна, который состоит из бозонов — частиц, способных занимать одно и то же квантовое состояние, а значит, быть неразличимыми с точки зрения проводящего эксперимент. То есть атомы начинают двигаться абсолютно синхронно, как единое целое, и являются по сути волной, описываемой одной волновой функцией для всех атомов.
На МКС атомы рубидия удалось охладить до температуры 130 нК, что на 7 порядков ниже температуры межзвездной среды в 3 К. Благодаря микрогравитации на МКС, наблюдать за конденсатом Бозе — Эйнштейна можно было рекордные 10 секунд. На Земле Бозе-конденсат после выключения удерживающих лазеров улетает из зоны, где он был создан, и его можно наблюдать лишь доли секунды из-за действия гравитации. В невесомости же конденсат остается в той же зоне аппарата, где был получен, и его можно наблюдать в 100–1000 раз дольше, чем на Земле.
Напомним, исследования свойств материи на сверхнизких температурах осуществляются НАСА в рамках проекта Cold Atom Laboratory. Основные исследования по этому проекту начнутся в сентябре и продлятся три года. В планах ученых достижение еще более низких температур, а также дальнейшие исследования свойств конденсата Бозе — Эйнштейна, но уже на основе изотопов калия. А раз есть возможность получить конденсат и из рубидия, и из калия, то, видимо, планируются и эксперименты по получению конденсата из молекул KRb.
Квантовые эффекты, возникающие при состоянии материи во время проявления эффекта Бозе — Эйнштейна, могут быть применены для создания квантовых компьютеров, а также сверхточных атомных часов с лазерным охлаждением.
