სიახლეები
ჟურნალ Nature-ს ივნისის ნომერში გამოქვეყნებულია კალიფორნიის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის მკვლევარების სტატია საერთაშორისო კოსმოსურ სადგურის მიკრო-გრავიტაციის პირობებში მატერიის ეგზოტიკური ფორმის, ე. წ. ბოზე-აინშტაინის კონდენსატის შექმნის შესახებ.
ზოგადად მიღებულია მატერიის ოთხ მდგომარეობად დაყოფა - აირადი, თხევადი, მყარი და პლაზმური. თუმცა არსებობს ასევე მატერიის მეხუთე მდგომარეობა, რომელსაც ბოზე-აინშტაინის კონდენსატს (BEC) უწოდებენ, რომელიც მეცნიერებმა პირველად 25 წლის წინ მიიღეს. BEC წარმოადგენს აბსოლიტურ ნულთან ახლო ტემპერატურამდე გაცივებულ ატომთა ჯგუფს, რომლებიც გადადიან ერთნაირ მდგომარეობაში და იქცევიან როგორც ერთი დიდი „სუპერ-ატომი“.
BEC ერთდროულად წარმოადგენს მატერიას რომელიც კლასიკური ფიზიკის კანონებით იმართება და სისტემას რომელიც ემორჩილება კვანტური მექანიკის კანონებს. კვანტური მექანიკის მიხედვით ნაწილაკს შეუძლია ერთდროულად იყოს ორ სხვადასხვა მდგომარეობაში. მაგალითად, ერთდროულად იბრუნოს საპირისპირო მიმართულებით, ან იყოს ორ სხვადასხვა წერტილში. რადგანაც BEC ემორჩილება ასეთ კანონებს, მას შეუძლია მეცნიერებს მისცეს გასაღები კვანტური მექანიკის საიდუმლოებების ამოხსნაში და დაეხმაროს მათ თუნდაც „ყველაფრის თეორიის“ შექმნაში, რომლის ფარგლებშიც შესაძლებელი იქნება აღიწეროს ყველაფრი, უმცირესი ნაწილაკებიდან უდიდეს სისტემებამდე.
მეცნიერები ამჟამად ხშირად ქმნიან BEC სისტემებს დედამიწის ასობით ლაბორატორიაში, თუმცა მათ ზღუდავს გრავიტაცია. „სუპერ-ატომები“ არიან ძალიან არამდგრადი და პირობები, რომლებიც მათ შექმნისთვისაა აუცილებელი, არის განსაკუთრებულად სპეციფიკური. რადგანაც დედამიწის გრავიტაცია ზემოქმედებს ორივეზე ამ კომპონენტზე, ამიტომ კვლევითი პროცესი საკმაოდ რთულია.
ზემოთხსენებულიდან გამომდინარე მეცნიერებმა საერთაშორისო კოსმოსურ სადგურზე განათავსეს ხელსაწყო Cold Atom Lab (CAL), რომელშიც BEC წარმოიქმნება მიკრო-გრავიტაციის პირობებში. CAL, რომელიც კოსმოსში გაუშვეს 2018 წელს, არის მცირე ზომის და მოიხმარს მცირე ენერგიას, ამიტომაც იგი კარგად ერგება კოსმოსური სადგურის შეზღუდვებს. მაშინ როდესაც დედამიწაზე BEC-ის მისაღებად საჭირო აღჭურვილობას შეეძლო მთლიანი ლაბორატორიის დაკავება, CAL-ს სჭირდება მხოლოდ 0,4 მ3 მოცულობა და საშუალოდ მოიხმარს 510 ვატ სიმძლავრეს.
CAL-ის დახმარებით, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ მათ შეუძიათ კონდენსატების ანალიზის დრო გაზარდონ ერთ წამამდე, მაშინ როდესაც დედამიწაზე ეს შესაძლებელი იყო მხოლოდ წამის მეასედის განმავლობაში.
გარდა ამისა, მიკრო-გრავიტაციის პირობებში მეცნიერებს სჭირდებათ უფრო სუსტი ძალები იმისთვის რომ ჩაიჭირონ კონდენსატი, რაც ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ კიდევ უფრო დაბალი ტემპერატურის კონდენსატების შექმნა. დაბალ ტემპერატურებზე კი ეგზოტიკური კვანტური ეფექტები გაცილებით უკეთ ვლინდება.
ამჟამინდელი კვლევის ფარგლებში მეცნიერებმა შექმნეს მხოლოდ რუბიდიუმის ატომების BEC. მომავალში ისინი გეგმავენ კალიუმის ატომების გადაყვანასაც კონდენსატში, რათა გამოიკვლიონ, თუ რა მოხდება როდესაც ორი კონდენსატი შეერევა. ასევე მეცნიერებს სურთ CAL-ის დახმარებით შექმნან სფერული ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი, რაც მხოლოდ კოსმოსშია შესაძლებელი.
