美国宇航局科学家将创造宇宙中最酷的地方

作者:山寨幞

国际空间站CAL上由美国宇航局冷原子实验室(CAL)使用的原子芯片的艺术家概念将使用激光将原子冷却到超冷温度NASA科学家计划通过冷冻气体在国际空间站创建宇宙中最酷的地方原子到绝对零度以上的十亿分之一今年夏天,一个冰箱大小的盒子将飞到国际空间站,在那里它将创造宇宙中最酷的地方内部,激光器,真空室和电磁“刀”将被用来消除气体粒子的能量,减慢它们直到它们几乎一动不动这套仪器被称为冷原子实验室(CAL),由美国国家航空航天局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室开发。在今年8月乘坐SpaceX CRS-12进入太空之前,它正处于JPL组装的最后阶段。它的仪器设计用于将气体原子冻结到十亿分之一度绝对零度这比空间深度低1亿多倍“研究这些超冷原子可以重塑我们对物质和引力基本性质的理解,”JPL的CAL项目科学家Robert Thompson说道。“我们将进行实验使用冷原子实验室将让我们深入了解重力和暗能量 - 宇宙中一些最普遍的力量“当原子冷却到极端温度时,因为它们将在CAL内部,它们可以形成一种独特的物质状态被称为玻色 - 爱因斯坦凝聚体在这种状态下,熟悉的物理规则退去,量子物理学开始接管物质可以被观察到表现得更像粒子,更像是波浪原子行彼此一致地移动,就好像它们骑着一样移动的织物这些神秘的波形从来没有出现过如此低的温度,如CAL所能达到的那样,NASA从未创造或观察到玻色 - 爱因斯坦凝聚在地球上的空间,重力的拉动导致原子不断向地面倾斜,这意味着它们通常只能在几分之一秒内观察到。但是在国际空间站上,超冷原子可以在自由落体时保持更长的波浪状形式为科学家提供在最基本的水平上理解物理学的更长的窗口Thompson估计CAL将允许Bose-Einstein凝聚物可以观察长达5到10秒; CAL上使用的技术的未来发展可以使它们持续数百秒。玻色 - 爱因斯坦凝聚物是一种“超流体” - 一种零粘度的流体,原子在没有摩擦的情况下移动,好像它们都是一种固体物质“如果你有超流体水并在玻璃杯中旋转它会永远旋转,“冷原子实验室项目经理JPL的Anita Sengupta说道。”如果我们能够更好地理解物理学,那么没有粘度可以减缓它的速度并消散动能超流体,我们可以学习使用它们来更有效地转移能量“五个科学团队计划使用冷原子实验室进行实验其中包括科罗拉多大学博尔德分校和康奈尔国家标准与技术研究所的Eric Cornell是1995年首次在实验室环境中创造玻色 - 爱因斯坦凝聚体的诺贝尔奖获得者之一。这些实验的结果可能会带来许多影响。高级技术,包括传感器,量子计算机和航天器导航中使用的原子钟特别令人兴奋的是与暗能量探测有关的应用,CAL副项目经理JPL的Kamal Oudrhiri说,他指出当前的宇宙学模型将宇宙划分为大约27%暗物质,68%暗能量和约5%普通物质“这意味着即使使用我们现有的所有技术,我们仍然对百分之九十的宇宙视而不见,”Oudrhiri说道,“就像伽利略第一架望远镜中的新镜头一样,冷原子实验室中的超灵敏冷原子有可能解开已知物理学前沿之外的许多谜团“冷原子实验室目前正在进行测试阶段,将在交付佛罗里达州卡纳维拉尔角之前进行准备”测试我们在接下来的几个月里,确保我们能够在太空中远程操作和调整它是至关重要的,并最终从中学习JPL的试验台负责人Dave Aveline表示,未来几年将会有丰富的原子物理系统 JPL正在开发冷原子实验室,由美国宇航局位于休斯顿的约翰逊航天中心的国际空间站项目赞助资料来源:Andrew Good,....