Пятое агрегатное состояние вещества впервые наблюдали в космосе — Naked Science
11.06.2020
Денис Гордеев

Пятое агрегатное состояние вещества впервые наблюдали в космосе

5.7

Микрогравитация позволила удерживать необычное состояние материи рекордно долгое время.

МКС
Эксперименты проводились на Международной космической станции / NASA

Конденсат Бозе — Эйнштейна — особое агрегатное состояние вещества, проявляющееся при сверхнизких температурах. Его основу составляют бозоны — частицы, множество которых может иметь одинаковое квантовое состояние. Все атомы при этом ведут себя как единый квантовый объект с общей волновой функцией.

Для физиков конденсат Бозе — Эйнштейна интересен в первую очередь тем, что позволяет наблюдать квантовые эффекты на макроскопическом уровне. Ученые полагают, что понимание этого пятого агрегатного состояния позволит объяснить тайну темной энергии — гипотетической формы энергии, ответственной за расширение Вселенной с ускорением.

Исследовать бозе-конденсаты на Земле — задача чрезвычайно трудная, так как удержать материю в нужном состоянии мешают температура окружающей среды и гравитация. Космос — гораздо лучшее место для этого. Сегодня команда ученых опубликовала в журнале Nature статью о наблюдениях бозе-конденсата на Международной космической станции.

В земных лабораториях материя пребывает в состоянии конденсата Бозе — Эйнштейна считаные миллисекунды. На борту МКС такое агрегатное состояние может сохраняться до нескольких секунд, что дает физикам беспрецедентные возможности для изучения его свойств. При этом эффективная температура опустилась практически до абсолютного нуля.

Группа исследователей под руководством Роберта Томпсона из Калифорнийского технологического института в Пасадене получила бозе-конденсат на автономной установке EXPRESS, которая была доставлена на МКС еще в 2018 году. Материалом для получения конденсата послужил рубидий.

Атомное облако cодержало порядка 49 тысяч атомов, примерно четверть из них составлял собственно конденсат. Это в три раза больше, чем физикам удавалось получить при помощи EXPRESS в экспериментах, проведенных на Земле. Измерение ширины сконденсировавшегося облака позволило оценить, что температура конденсата в захваченном состоянии составила 17 нанокельвинов.

Также ученым удалось наблюдать в конденсате группу атомов в немагнитном состоянии. В земных условиях такие атомы при получении бозе-конденсата из рубидия не образуются, а на МКС их можно обнаружить благодаря отсутствию гравитации.

Авторы работы уверены, что их результаты показывают преимущества изучения бозе-эйнштейновского конденсата в условиях постоянной невесомости. В ближайшем будущем ученые хотят получить при помощи установки EXPRESS необычные комбинации атомов в конденсате, а также исследовать его применимость для создания атомных сферических лазеров.

Ранее мы писали о том, как поведение нейтрино указало на возможное решение проблемы дефицита антиматерии во Вселенной, а сверхточные эксперименты позволили оценить гравитацию на дистанциях менее 50 микрометров и не обнаружили никаких следов свернутых измерений Вселенной.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
12 часов назад
Илья Ведмеденко

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.

Позавчера, 14:06
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

4 часа назад
Мария Азарова

Лечение грызунов с ожирением тимусным стромальным лимфопоэтином привело к значительной потере висцерального жира и снижению веса более чем на 40% всего за четыре недели — без диет или повышенных физических нагрузок.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: