ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Πείραμα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό

gkat_11_1306_page_1_image_0003

Ενα υπέρψυχρο αέριο συμπύκνωμα Bose-Einstein, την εξωτική κβαντική «πέμπτη κατάσταση της ύλης» κατάφεραν να δημιουργήσουν επιστήμονες της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA) κατά τη διενέργεια πειράματος στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ΔΣΣ). Πρόκειται για την πρώτη φορά που επιτυγχάνεται κάτι τέτοιο σε περιβάλλον μικροβαρύτητας στο Διάστημα, κάτι που επιτρέπει τη μελέτη της ύλης σε συνθήκες πιο ευνοϊκές από εκείνες της Γης.

Το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε ένα από τα πιο κρύα μέρη στο σύμπαν, στο Cold Atom Laboratory, μία συσκευή με μέγεθος αποσκευής, που είχε μεταφερθεί στον ΔΣΣ το 2018. Το εν λόγω μίνι-εργαστήριο ψύχει άτομα ρουβιδίου σε έναν θάλαμο κενού, χρησιμοποιώντας φως λέιζερ για να επιβραδύνει την κίνησή τους. Στη συνέχεια, μαγνητικά πεδία συγκρατούν και «παγιδεύουν» το πυκνό νέφος των ατόμων, που έχει θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο μηδέν (μείον 273 βαθμοί Κελσίου), με τελικό αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός συμπυκνώματος Bose-Einstein.

Τα εν λόγω συμπυκνώματα είχαν προταθεί θεωρητικά ως πέμπτη κατάσταση της ύλης (μετά τα στερεά, τα υγρά, τα αέρια και το πλάσμα), στις αρχές της δεκαετίας του 1920 από τον Αλμπερτ Αϊνστάιν και τον Ινδό Σατιέντρα Ναθ Μπόουζ, από όπου πήραν και το όνομά τους. Στην πράξη, ωστόσο, παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά πριν από 25 χρόνια.

Το πολύ κρύο νέφος παύει να συμπεριφέρεται όπως τα επιμέρους άτομα και σωματίδια, αλλά ως μία ενιαία οντότητα με κβαντικές ιδιότητες, όπου κάθε σωματίδιο λειτουργεί, επίσης, και ως κύμα. Το όλο συμπύκνωμα μπορεί, πλέον, να θεωρηθεί ένα ενιαίο κύμα ύλης. Ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν ότι αυτά τα συμπυκνώματα μπορούν να αποκαλύψουν πληθώρα πληροφοριών  για τα μυστήρια της Φυσικής, όπως αυτό της  σκοτεινής ενέργειας.

Η εν λόγω «εξωτική» κατάσταση της ύλης έχει δημιουργηθεί σε διάφορα πειράματα από το 1995 και μετά στη Γη, όπου, όμως, εξαιτίας της βαρύτητας, το συμπύκνωμα μπορεί να δημιουργηθεί μόνο για κλάσματα του δευτερολέπτου. Αντίθετα, όπως έδειξε το πείραμα στο Διάστημα –με την πολύ μικρότερη βαρύτητα– η πέμπτη κατάσταση της ύλης παραμένει σταθερή για μερικά δευτερόλεπτα, οπότε μπορεί να μελετηθεί καλύτερα.

Το ευρισκόμενο σε εξέλιξη πείραμα CAL πραγματοποιείται εξ αποστάσεως με επικεφαλής τον Ρόμπερτ Τόμσον του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας (Caltech) και της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), ενώ τα πρώτα αποτελέσματά του παρουσιάστηκαν σε δημοσίευση στο Nature.