ناسا سردترین مکان جهان هستی را می سازد

به گزارش کلیک ، سازمان فضایی ناسا قصد دارد سردترین مکان روی کره زمین، یعنی Cold Atom Laboratory (آزمایشگاه اتم سرد) را به مدار بفرستد. فضانوردان با استفاده از این ابزار قادرند شرایط منحصر به فردی را در کل هستی ایجاد کرده و مکانی را به وجود بیاورند که دمای آن ۱۰۰ میلیون بار سرد تر از اعماق فضاست.

Cold Atom Lab سوار بر یک موشک SpaceX به ایستگاه فضایی بین المللی می رود. محققان امیدوارند که این جعبه فوق العاده سرد بتواند با سرد کردن اتم ها تا میلیارد ها درجه بالاتر از صفر مطلق، شرایط فیزیکی جدید و عجیبی را پدیدار سازد.

یکی از دانشمندان پروژه Cold Atom Lab به نام رابرت تامپسون می گوید: مطالعه این اتم های فوق العاده سرد می تواند درک ما را از ماده و ماهیت بنیادی نیروی گرانش تغییر دهد.

او می افزاید: آزمایش هایی که با Cold Atom Lab انجام می شود، بینش ما را در مورد گرانش و انرژی تاریک، که از جمله فراگیر ترین نیروهای جهان هستی است، افزایش می دهد.

در صورتی که هنوز در مورد سرد ترین مکان کره زمین اطلاعاتی ندارید، باید گفت که Cold Atom Laboratory ناسا جعبه ای به اندازه یک یخدان است که به لیزر، یک اتاق خلاء و چاقوی الکترومغناطیسی مجهز بوده و به منظور کند کردن حرکت ذرات ماده تا وضعیت تقریبا بی حرکت به کار می رود.

این وسیله فعلا در مراحل نهایی ساخت قرار دارد، بنابر این عملیات پرتاب آن که در ماه آگوست آینده انجام می شود، اولین آزمایش بزرگ آن خواهد بود.

برنامه به این صورت است که جعبه Cold Atom Lab با ذرات گاز موجود در ایستگاه فضایی پر می شود. محیط منحصر به فرد بدون جاذبه ایستگاه فضایی به محققان اجازه می دهد تا پدیده های کوانتومی را به صورتی که قبلا هرگز دیده نشده بود، مورد مشاهده قرار دهند. دست یابی به چنین شرایطی بر روی کره زمین امکان پذیر نیست.

یکی از جالب ترین پدیده های قابل مشاهده در این آزمایش، پیدایش شکل عجیبی از ماده به نام چگالش بوز-اینشتین است. چگالش بوز-اینشتین یک وضعیت ابرشاره است که اتم ها در آن به ماده مرموز و موج شکلی تغییر شکل می دهند که پیش از این هرگز در دمای Cold Atom Lab مشاهده نشده است.

به گفته ناسا، از آنجایی که در این حالت، ویسکوزیته (چسبناکی) در حد صفر است، اتم ها می توانند بدون هیچ گونه اصطکاک حرکت کنند، گویا اتم ها منفرد بوده و ماده ای جامد هستند.

آنیتا سنگوپتا، مدیر پروژه Cold Atom Lab، می گوید: اگر می توانستیم آب ابرشاره داشته باشیم و آن را دور یک لیوان بچرخانیم، آب برای همیشه به چرخش خود به دور لیوان ادامه می داد.

او می گوید: هیچ ویسکوزیته ای برای کند کردن حرکت آب و از بین بردن انرژی جنبشی آن وجود ندارد. اگر بتوانیم درک بهتری از فیزیک ابر سیال ها داشته باشیم، احتمالا می توانیم از آن ها برای انتقال کارآمد تر انرژی بهره بگیریم.

فیزیک دانان به چگالش بوز-اینشتین علاقه خاصی دارند، چرا که در این حالت قوانین فیزیک از حالت سنتی، مثل نظریه نسبیت عام انیشتین، به حالت کوانتومی تغییر می کنند. بنابر این، ماده ها کمتر مثل ذرات رفتار کرده و بیشتر رفتار موج شکل از خود نشان می دهند.

درک چگونگی و ماهیت این انتقال، می تواند سرنخی برای پاسخگویی به یکی از بزرگترین سوال های بی جواب فیزیک مدرن باشد. هنگامی که نظریه نسبیت عام و نظریه میدان کوانتومی به طور جداگانه مورد استفاده قرار بگیرند، می توانند به ترتیب بزرگترین و کوچکترین اشیاء را در جهان هستی تعریف کنند، ولی تا کنون هیچ فیزیک دانی موفق نشده است که این دو را در یک "نظریه همه چیز" یکپارچه کند.

به همین خاطر، فیزیک دانان دوست دارند که روز ها به چگالش بوز-اینشتین خیره شوند، ولی نیروی جاذبه زمین از پایداری این حالت ماده جلوگیری می کند. به همین جهت، این پدیده فقط برای کسری از ثانیه قابل مشاهده است.

با این حال دانشمندان می توانند در محیط بی وزنی فضا، به دید قابل توجهی از اشیا و پدیده ها دست پیدا کنند. ناسا پیش بینی کرده است که با استفاده از Cold Atom Lab در فضا، می توان چگالش بوز-اینشتین را به وجود آورده و در حدود ۵ تا ۱۰ ثانیه آن را حفظ نمود.

این کار نه تنها به ما کمک می کند که عامل اتصال فیزیک سنتی و کوانتوم به یکدیگر را بیابیم، بلکه درک بهتری از چگالش بوز-اینشتین، می تواند به ساخت سنسور های دقیق تر، تلسکوپ بهتر و ساعت های اتمی شود که در سیستم ناوبری فضا پیما ها به کار گرفته شده و حتی سرعت ما را به سمت ساختن اولین رایانه کوانتومی جهان افزایش دهد.

کمال آدرهیری، نایب رییس پروژه CAL می گوید: درست مثل لنز جدیدی که برای اولین تلسکوپ ساخت گالیله تولید شده باشد، اتم های فوق العاده حساس و سرد Cold Atom Lab می تواند بسیاری از اسرار ناشناخته دنیای فیزیک را فاش کند.

اکنون ما مشتاقانه منتظر فرا رسیدن ماه آگوست هستیم.