الفراغ

علماء الفلك يبتكرون "الحالة الخامسة للمادة" في محطة الفضاء الدولية

علماء الفلك يبتكرون

تم إطلاق مختبر الذرة الباردة (CAL) التابع لوكالة ناسا إلى الفضاء بواسطة صاروخ سبيس إكس في عام 2018. ومنذ ذلك الحين قام بتجميع الأميال المدارية على متن محطة الفضاء الدولية (ISS) بينما يساعد في نفس الوقت في دراسة وتطوير تقنيات الكم.

ساعدت المنشأة متعددة الاستخدامات ، والتي يمكن تشغيلها عن بُعد من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا على الأرض ، مؤخرًا في تكوين "مادة غريبة" على متن محطة الفضاء الدولية.

أبلغ باحثو ناسا مؤخرًا عن إنتاج مكثفات الروبيديوم بوز-آينشتاين (BECs) - وهي ذرات تتشكل عند تبريد عناصر معينة إلى ما يقرب من الصفر المطلق (0 كلفن ، ناقص 273.15 درجة مئوية).

ذات صلة: سيتم فتح محطة الفضاء الدولية أمام السياح في عام 2020

دراسة BECs في الجاذبية الصغرى

تشترك BECs في أوجه التشابه مع معدن البوتاسيوم ومعدن السيزيوم في المظهر الجسدي والنعومة والتوصيل. يشار إليها أحيانًا باسم "الحالة الخامسة للمادة" لأنه ، في BEC ، تتوقف المادة عن التصرف كجسيمات مستقلة وتنهار في حالة كمومية واحدة يمكن وصفها بدالة موجة موحدة واحدة.

مشكلة BECs هي أنها هشة بشكل لا يصدق. نظرًا لأنهم بحاجة إلى التبريد إلى درجات حرارة منخفضة ، فإن أدنى تفاعل مع العالم الخارجي يكفي لتدفئتهم بعد عتبة التكثيف.

على هذا النحو ، يكاد يكون من المستحيل دراستها على الأرض. لا يقتصر الأمر على ارتفاع درجات الحرارة فحسب ، بل تتداخل جاذبية الأرض أيضًا مع الحقول المغناطيسية المطلوبة لتثبيت BECs في مكانها للمراقبة.

قال روبرت طومسون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا: "تسمح لنا الجاذبية الصغرى بحصر الذرات بقوى أضعف بكثير ، حيث لا يتعين علينا دعمها ضد الجاذبية". وكالة فرانس برس.

ملاحظات أوضح من أي وقت مضى

البحث المنشور في المجلةطبيعة تفاصيل عدة اختلافات مذهلة في خصائص BECs التي تم إنشاؤها على الأرض مع تلك التي لوحظت على متن محطة الفضاء الدولية.

دامت BECs في المختبرات الأرضية عادةً أجزاء من الثانية قبل أن تتبدد. على متن محطة الفضاء الدولية ، استمرت BECs أكثر من ثانية كاملة. على الرغم من أن هذا قد لا يبدو كثيرًا ، إلا أنه أتاح للباحثين رؤية غير مسبوقة في خصائص BECs.

الجاذبية الصغرى على متن محطة الفضاء الدولية تعني أيضًا أن الحقول المغناطيسية اللازمة لمعالجة الذرات يمكن أن تكون أضعف ، مما يسرع تبريدها ويسمح بالتقاط صور أوضح.

قال قائد فريق البحث ديفيد أفلين إن دراسة BECs في الجاذبية الصغرى أتاح ثروة من فرص البحث:

وأوضح أن "التطبيقات تتراوح بين اختبارات النسبية العامة والبحث عن الطاقة المظلمة وموجات الجاذبية إلى الملاحة في المركبات الفضائية والتنقيب عن المعادن الموجودة تحت سطح القمر والأجسام الكوكبية الأخرى".


شاهد الفيديو: الحالة الخامسة للمادة: تكاثف بوزـ أينشتاين (سبتمبر 2021).