国际空间站的新装置将使原子比空间真空更冷

06-07
作者 :
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今年晚些时候, 将收到一种称为 (CAL)的新科学设备。 它本质上是一种高科技冰箱,可以将物质冷却到绝对零度以上十亿分之一的程度 - 理论上原子停止运动的物理上不可能达到的温度(零下459.67华氏度)。

因为它能够在独特的零重力空间环境中将物质冷却到极端,CAL将为研究人员提供有关物质特性的迷人新见解。

美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的CAL项目科学家Rob Thompson “在室温下,原子会以每秒几百米的速度在所有方向上相互反弹。但在CAL中他们会慢下来减少了一百万倍,凝聚成量子物质的独特状态。“

CAL上的首批实验之一将通过试验超低温,低密度气体来研究颗粒行为和相互作用。

“原子在这种状态下的行为方式变得非常复杂,令人惊讶和违反直觉,这就是我们这样做的原因,”科罗拉多大学和国家标准与技术研究所的Eric Cornell说道,他将领导这些首次实验。

2001年,康奈尔分享诺贝尔物理学奖,创造了 - 一种物质状态,其中原子团被冷却到绝对零度以上,此时它们开始像一个原子那样起作用并显示波状属性。

在太空中,这些玻色 - 爱因斯坦凝聚体的性质变得更加陌生 - 它们的波状形式比地球上的长得多,国际空间站上的科学家将能够进一步研究。

CAL甚至可以帮助科学家解决当今物理学中最大的一个问题:如何调和量子力学和广义相对论,这两个主要理论描述了宇宙如何在不同尺度上运作。

由爱因斯坦开发的广义相对论控制着引力和大型物体(如行星,恒星和星系)的行为,而量子力学则处理极小原子和亚原子粒子的奇怪物理。

iss055e035437 4月27日国际空间站拍摄的地球视图。在镜头顶部可以看到SpaceX Dragon Resupply Ship。 NASA

来自罗切斯特大学和伯克利大学的研究人员计划在一项受伽利略启发的实验中,使用CAL来测试爱因斯坦理论的基石,称为等效原理。

研究人员不会像伟大的意大利科学家那样将炮弹从比萨斜塔上掉下来,而是将原子放入CAL中,让它们落下几秒钟。 这将使他们能够解决原子如何加速的差异,这可以揭示重力和量子世界之间的联系。

“为这个'酷'的新实验室计划了更多的实验 - 没有人知道他们将在哪里领导,”汤普森说。 “有了CAL,我们就进入了未知世界。”