Физики провели первые опыты по атомной интерферометрии в космосе. Это может помочь увеличить чувствительность детекторов гравитационных волн
AnurlikДва созданных в невесомости конденсата Бозе – Эйнштейна успешно провзаимодействовали между собой
Немецкие ученые впервые заставили скопления атомов вести себя как волны в условиях невесомости. Также они провели первые опыты по атомной интерферометрии – проследили, как эти атомные волны взаимодействуют друг с другом. Это поможет создать сверхчувствительные детекторы гравитационных волн, пишут ученые в научном журнале Nature Communications.
"Мы создали технологическую основу для опытов по космической атомной интерферометрии и показали, что эти эксперименты возможны не только на Земле, но и в безвоздушном пространстве, если использовать для этого конденсат Бозе – Эйнштейна”, – рассказал один из авторов исследования, профессор Майнцского университета Патрик Виндпассингер.
Конденсат Бозе – Эйнштейна – это экзотическая квантовая форма материи, которая похожа на газ и жидкость одновременно. Он состоит из множества атомов, охлажденных почти до абсолютного нуля. Конденсат Бозе – Эйнштейна себя как один гигантский атом, подчиняясь законам квантовой физики. Благодаря этому ученые могут манипулировать его свойствами и использовать его в качестве кубитов – ячеек квантовых компьютеров и прототипа сверхпроводников.
Физиков давно интересует, какими свойствами будет обладать конденсат Бозе-Эйнштейна, если отправить его в космос. Реализовать это было крайне сложно, так как чтобы его создать, раньше нужна была холодильная установка размером в несколько зданий. Четыре года назад немецкие инженеры создали миниатюрную версию этой установки и отправили ее в космос на борту спутника MAIUS-1. Благодаря этому они получили первый "космический" конденсат Бозе – Эйнштейна.
Убедившись, что эта установка работает корректно и может поддерживать существование экзотической квантовой формы материи, Виндпассингер и его коллеги попытались использовать MAIUS-1 для первых опытов по атомной интерферометрии в космосе.
Атомные интерферометры – это приборы, внутри которых скопления атомов, в том числе конденсат Бозе – Эйнштейна, начинают вести себя не как отдельные частицы, а как волна. Благодаря этому можно наблюдать, как подобные волны будут взаимодействовать друг с другом, и отслеживать, как на это будут влиять внешние факторы, в том числе гравитация.
Последнее позволит увеличить чувствительность детекторов гравитационных волн, а также улучшить работу многих других научных приборов. Особенное внимание ученых привлекает возможность установки атомных интерферометров на различные космические аппараты.
Чтобы приблизиться к реализации этой задачи, Виндпассингер и его коллеги создали внутри MAIUS-1 два скопления конденсата Бозе – Эйнштейна, расщепив облако из атомов рубидия короткими вспышками лазера, и столкнули их друг с другом. Наблюдения показали, что атомные "волны" действительно взаимодействовали друг с другом: они поменяли свое поведение после сближения с другим скоплением конденсата.
Результаты этой работы, по словам исследователей, открывают дорогу не только для создания сверхчувствительных датчиков гравитационных волн, но и для новых экспериментов по проверке принципа эквивалентности – одного из ключевых постулатов теории относительности.
Первые опыты такого рода физики планируют провести уже в следующем году на борту нового спутника MAIUS-2. Ученые хотят проследить за столкновениями двух разных типов конденсата Бозе – Эйнштейна, которые будут состоять из атомов рубидия и калия с разной массой.
Источник: nauka.tass.ru