آزمایشگاهی منحصر به فرد معروف به اتم سرد
در ایستگاه فضایی بین المللی، آزمایشگاه کوچکی وجود دارد که از نظر اندازه شبیه به یک یخچال کوچک است که به آزمایشگاه اتم سرد معروف است. دانشمندان از این آزمایشگاه برای بررسی خواص منحصر به فرد اتم ها در ریزگرانش استفاده کرده اند. اخیراً در ۱۵ نوامبر، تیمی از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در کالیفرنیا که آزمایشگاه اتم سرد را از راه دور اداره می‌کنند، با ایجاد یک گاز کوانتومی حاوی دو نوع اتم به نقطه عطف مهمی دست یافتند. این دستاورد راه را برای آزمایش‌های جدید در شیمی کوانتومی در فضا باز می‌کند.
وقتی حالات مختلف ماده مانند گازها، مایعات، جامدات و پلاسما را در نظر می گیریم، حالت پنجمی به نام میعان بوز-اینشتین وجود دارد که در دهه ۱۹۹۰ کشف شد. در حالی که در طبیعت یافت نمی شود، دانشمندان می توانند این حالت را در آزمایشگاه های فوق سرد مانند آزمایشگاه اتم سرد ایجاد کنند. محققان با استفاده از لیزر یا آهن‌ربا برای خنک کردن ابری از اتم‌ها نزدیک به صفر مطلق، اثرات کوانتومی منحصربه‌فردی را مشاهده می‌کنند که مطالعه آنها معمولاً چالش برانگیز است.
شرایط آزمایشگاهی لازم
در زمین، گرانش باعث می شود که میعانات بوز-انیشتین پس از خاموش شدن مکانیسم های خنک کننده، پراکنده شوند. اما در محیط ریزگرانشی فضا، این اتلاف اتفاق نمی افتد. در سال ۲۰۱۸، دانشمندان برای اولین بار با موفقیت میعانات بوز-انیشتین را در آزمایشگاه اتم سرد ایجاد کردند و از آن زمان تاکنون به طور گسترده این پدیده را مورد مطالعه قرار دادند.
اکنون، محققان ایجاد یک گاز کوانتومی با دو نوع اتم، به ویژه پتاسیم و روبیدیم را نشان داده‌اند. این دستاورد کاربردهای بالقوه ای در توسعه فناوری های کوانتومی مبتنی بر فضا دارد. به عنوان مثال، حسگرهای حساس برای چرخش های کوچک را می توان با استفاده از این اتم های سرد در میعان بوز-انیشتین ایجاد کرد که منجر به توسعه ژیروسکوپ ها می شود. این ژیروسکوپ‌ها می‌توانند یک نقطه مرجع پایدار در فضا برای ناوبری در اعماق فضا و بهبود ساعت‌های فضایی فراهم کنند که برای فناوری‌های مدرن مانند اینترنت پرسرعت و GPS بسیار مهم است.
دانشمندان همچنین پیش‌بینی می‌کنند که آزمایش‌های آینده در آزمایشگاه اتم سرد می‌تواند به آزمایش اصل هم ارزی، که جنبه‌ای اساسی از نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین است، کمک کند. این اصل ادعا می کند که گرانش بر همه اجسام بدون توجه به جرم آنها به طور یکسان تأثیر می گذارد. حل این اصل با قوانین مکانیک کوانتومی چالش برانگیز بوده است، اما انجام آزمایش های دقیق در فضا ممکن است بینش های ارزشمندی ارائه دهد.
