На борту Международной космической станции успешно работает обновлённая квантовая лаборатория NASA — Cold Atom Lab. В условиях невесомости учёные могут создавать и изучать экзотические состояния материи, которые на Земле существуют лишь доли секунды. Это открывает новые горизонты для фундаментальной науки и будущих технологий.

Что такое Cold Atom Lab

Лаборатория представляет собой компактный прибор размером с небольшой холодильник, которым управляют с Земли. Она охлаждает атомы рубидия и калия до температуры ниже минус 273 °C — практически до абсолютного нуля. При таких условиях атомы переходят в особое пятое агрегатное состояние вещества — конденсат Бозе — Эйнштейна.

В этом состоянии атомы перестают вести себя как отдельные частицы и начинают действовать как единая квантовая волна. Они могут «размазываться» в пространстве, находиться в нескольких местах одновременно и свободно проходить друг сквозь друга.

Преимущества невесомости

На Земле сила тяжести быстро разрушает такие квантовые облака. В условиях микрогравитации на МКС они получаются значительно крупнее и существуют гораздо дольше. Это позволяет проводить эксперименты, которые невозможны в наземных лабораториях.

«Мы проводим квантовую революцию 2.0 и надеемся на аналогичный прорыв в технологиях», — отметил заместитель научного руководителя проекта Итан Эллиотт. Он напомнил, что первая квантовая революция в прошлом веке подарила человечеству лазеры, мобильные телефоны и аппараты МРТ.

Новые возможности

Недавнее четвёртое обновление лаборатории (с момента её запуска в 2018 году) добавило улучшенную магнитную ловушку. Она позволяет учёным управлять формой и поведением квантовых облаков с высокой точностью. Это открывает двери для сверхточных измерений времени, гравитации и ускорения.

Такие исследования важны не только для фундаментальной физики, но и для создания новых навигационных систем, которые в будущем смогут работать с невероятной точностью.

Квантовая физика на таких масштабах описывает поведение материи совершенно иначе, чем классическая механика. Атомы ведут себя как волны, демонстрируя удивительные свойства, которые помогают лучше понять законы Вселенной.

Вкратце

NASA обновило квантовую лабораторию Cold Atom Lab на МКС, где атомы рубидия и калия охлаждают почти до абсолютного нуля, создавая конденсаты Бозе — Эйнштейна. В невесомости эти квантовые облака получаются крупнее и стабильнее, чем на Земле. Новое оборудование позволяет проводить уникальные эксперименты, которые могут привести к прорыву в точных измерениях и технологиях будущего. Это часть «квантовой революции 2.0».