NASA將把冷原子實(shí)驗(yàn)室發(fā)射升空,以探測地球上無法觀察的量子現(xiàn)象
該實(shí)驗(yàn)室將能夠制造一種名為BEC的獨(dú)特“超流體”物質(zhì)態(tài),從而讓科學(xué)家研究宏觀尺度上的量子力學(xué)。
據(jù)外媒報(bào)道,在本月20號,美國國家航空航天局(NASA)將把冷原子實(shí)驗(yàn)室發(fā)射至國際空間站。升空之后,研究人員將利用它來探測在地球上無法觀察到的量子現(xiàn)象,比如太空制造“泡泡”和“旋渦”等等。
據(jù)了解,該冷原子實(shí)驗(yàn)室由NASA的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)負(fù)責(zé),耗資8300萬美元,主要任務(wù)是制造出一種名為“玻色—愛因斯坦凝聚體(BEC)”的獨(dú)特“超流體”物質(zhì)態(tài),以讓科學(xué)家研究宏觀尺度上的量子力學(xué)。
BEC是由數(shù)十萬個(gè)原子組成的云,當(dāng)被冷卻到絕對零度附近時(shí),數(shù)十萬個(gè)原子的行動將能夠保持同步,就像單一的量子物體一樣。
不過,需要注意的是,因?yàn)榈厍蛏系闹亓ψ饔茫珺EC在幾秒之內(nèi)就會分崩離析,而無重力的太空環(huán)境則可能讓其“保留”至少10秒鐘的生命。
在這一時(shí)間內(nèi),BEC可能被冷卻到創(chuàng)世紀(jì)的低溫,或許只比絕對零度高20萬億分之一攝氏度。對此,該任務(wù)項(xiàng)目經(jīng)理、噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的卡姆爾·奧德瑞表示,這可能是宇宙中已知的最冷的溫度。
在國際空間站中,工程師們將原本能夠占據(jù)一個(gè)房間的設(shè)備壓縮在一個(gè)冷藏箱大小的箱子中,利用激光來冷卻銣和鉀原子,讓其停止運(yùn)動。緊接著,他們將利用磁場來捕捉原子云,再使用“無線電波刀”等技術(shù)來冷卻和剝離能量最高的原子等,繼而冷卻原子云至更接近絕對零度的溫度,打造出BEC。
同時(shí),為了讓BEC避免受到密集組件和地球磁場的干擾,工程師們也會在裝置外加裝一個(gè)屏蔽層。
在冷原子實(shí)驗(yàn)室升空之后,將有5個(gè)研究團(tuán)隊(duì)基于該項(xiàng)目進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)。
其中,有一個(gè)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使用無線電波和磁場,讓BEC形成約30毫米的氣泡。一般情況下,根據(jù)量子力學(xué),因?yàn)闅馀葺^為纖薄,且沒有邊緣,BEC的行為可能與地球上形成圓盤或球體時(shí)的行為大為不同。
另外,基于BEC,其他團(tuán)隊(duì)也將圍繞量子力學(xué)等展開不同的研究,以觀測那些無法在地球上實(shí)現(xiàn)或是觀察到的量子現(xiàn)象。
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