Dzięki NASA odpowiedź na pytanie o najzimniejsze miejsce Wszechświata stanie się niedługo łatwiejsza. Wszystko za sprawą małego laboratorium CAL (Cold Atom Laboratory), które w sierpniu tego roku, na pokładzie pojazdu towarowego Dragon firmy SpaceX trafi na Międzynarodową Stację Kosmiczną. We wnętrzu tego laboratorium naukowcy chcą obniżyć temperaturę do atomów gazu do poziomu jednej miliardowej stopnia powyżej zera absolutnego. Będzie tam więc 100 milionów razy zimniej niż w otwartej przestrzeni kosmicznej.
Budowane przez Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii CAL ma rozmiary skrzynki na lód, zawiera instalację laserową, komorę próżniową i elektromagnetyczną pułapkę do "łapania" schłodzonych atomów. W jego wnętrzu atomy te utworzą niezwykły stan materii, zwany kondensatem Bosego-Einsteina, w którym atomy praktycznie zatrzymują się, a w ich zachowaniu dominują efekty kwantowe. NASA nigdy do tej pory nie próbowała go stworzyć na orbicie, w warunkach ziemskiej grawitacji, kiedy atomy dążą w stronę dna naczynia, obserwuje się go zaledwie przez ułamek sekundy. Naukowcy liczą, że w stanie nieważkości, kondensat Bosego-Einsteina utrzyma się przez 5, może nawet 10 sekund.
Badania tak silnie schłodzonych atomów mogą zmienić nasz sposób rozumienia materii i fundamentalnej natury grawitacji - mówi Robert Thompson z JPL. Eksperymenty, które przeprowadzimy z pomocą CAL powinny dać nam nieco informacji na temat grawitacji i ciemnej energii, jednych z najbardziej powszechnych sił we Wszechświecie - dodaje.
Kondensat Bosego-Einsteina ma właściwości nadciekłe, to znaczy, że jego lepkość jest równa zero. Atomy poruszają się bez tarcia. Jeśli zamieszalibyśmy taką supercieczą w szklance, kręciłaby się już zawsze - mówi Anita Sengupta z JPL. Nie ma lepkości, która mogłaby ją zatrzymać i rozproszyć energię kinetyczną. Jeśli dzięki tym badaniom lepiej zrozumiemy fizykę płynów nadciekłych, być może będziemy w stanie użyć ich do bardziej wydajnego przesyłu energii.
Liczba potencjalnych praktycznych zastosowań wiedzy zdobytej dzięki CAL jest znacznie dłuższa. Zawiera między innymi doskonalsze czujniki, zegary atomowe czy komputery kwantowe. Badacze liczą na nową wiedzę na temat tak zwanej ciemnej energii, być może nawet poznanie metod jej detekcji. Jak podkreśla Kamal Oudrhiri z JPL, obecne modele kosmologiczne przewidują, że materia, którą znamy i umiemy obserwować, stanowi zaledwie 5 procent Wszechświata, 27 procent to ciemna materia, a aż 68 procent to ciemna energia. To oznacza, że ze swoimi wszelkimi dostępnymi technologiami jesteśmy wciąż ślepi na 95 procent Wszechświata - mówi Oudrhiri. Jak nowa soczewka w starym teleskopie Galileusza, ultraczułe atomy w CAL mogą odkryć przed nami wiele tajemnic, poza granicami znanej fizyki.
Cold Atom Lab przechodzi w tej chwili testy, potem będzie przygotowywane do transportu do miejsca startu, na Przylądku Canaveral na Florydzie. Testy, które przeprowadzimy przez następne miesiące jeszcze na Ziemi mają krytyczne znaczenie dla upewnienia się, że będziemy w stanie zdalnie sterować CAL na orbicie - mówi Dave Aveline z JPL. Mamy nadzieję, że urządzenie to będzie nam dostarczać istotnej wiedzy przez wiele lat - dodaje.
