NASA успешно протестировало новый инструмент на Международной космической станции, использующий квантовую технологию для точного измерения гравитации, магнитных полей и других воздействий в бескрайнем космосе. Этот инструмент, называемый атомным интерферометром, способен выявлять вибрации орбитальной лаборатории с помощью ультрахолодных атомов.
Атомный интерферометр работает с атомами, охлажденными лазерами до миллионных долей градуса выше абсолютного нуля, что даже холоднее, чем в открытом космосе. Это позволяет проводить высокоточные измерения свойств самих атомов. Несмотря на то что атомные интерферометры уже используют на Земле, они долгое время считались слишком хрупкими для продолжительной работы в космосе. Тем не менее, специалисты NASA доказали, что такие приборы могут функционировать в условиях микрогравитации на МКС.
Лаборатория холодных атомов использует уникальные свойства микрогравитационной среды на борту Международной космической станции для исследования квантовых явлений. В ней атомы охлаждаются почти до абсолютного нуля, или -273 градуса Цельсия (-459 градусов по Фаренгейту). При таких экстремально низких температурах атомы формируют так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна, превращая квантовые свойства в макроскопические явления.
Применяя атомный интерферометр, ученые используют волновые свойства атомов, позволяя одному атому одновременно следовать по двум разным путям. Когда волны частей атома взаимодейстуют и соединяются, это позволяет произвести измерения воздействия гравитации или других сил, влияющих на эти волны.
Наличие космического атомного интерферометра, способного к высокоточному измерению гравитации, открывает новые горизонты в изучении состава лун и других небесных тел. Различия в плотности и материале лун и планет могут вызывать тонкие изменения в гравитации. Точные измерения этого параметра предоставляют уникальную возможность для изучения тёмной материи — самого загадочного компонента Вселенной.
Результаты последнего эксперимента подробно рассмотрены в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.