Постановщики исследований в Лаборатории холодного атома, размещенной в одноименной научной стойке CAL Лабораторного модуля Destiny на борту Международной космической станции объявили, что впервые они успешно провели высокоточные измерения с использованием квантового датчика на основе ультрахолодных атомов рубидия. Это значительное достижение для широкого спектра применений, поскольку эти датчики могут превосходить традиционные по чувствительности и точности, обеспечивая прогресс в таких областях, как технологии навигации и телекоммуникации.
Кроме того, рабочие версии этих датчиков откроют новые возможности для научных открытий посредством изучения квантовых явлений, проверки пределов фундаментальной физики - и, возможно, даже выйдут за рамки таких теорий, как Общая теория относительности и Стандартная модель физики элементарных частиц. Если это так, то это, несомненно, приведет к революции и в освоении космоса.
Научный сотрудник проекта Cold Atom Lab из Лаборатории реактивного движения NASA Джейсон Уильямс заявил, что: «Достижение этого рубежа было невероятно сложным, и наш успех не всегда был само собой разумеющимся. Команде потребовались целеустремленность и жажда приключений, чтобы это произошло. Я ожидаю, что космическая атомная интерферометрия приведет к новым захватывающим открытиям и фантастическим квантовым технологиям, влияющим на повседневную жизнь, и перенесет нас в квантовое будущее».
По сути, исследователи CAL смогли измерить едва уловимые вибрации самой МКС, используя прибор под названием атомный интерферометр - это одна из самых передовых технологий для проведения высокоточных измерений. Этот метод основан на тех же принципах, что и оптическая интерферометрия, при которой свет разделяется на два луча, которые проходят по разным оптическим траекториям, прежде чем объединяться для создания помех. Любые различия в траекториях лучей позволяют чрезвычайно точно обнаруживать изменения в окружающей среде.
Однако вместо света в атомной интерферометрии используются атомы, охлажденные почти до абсолютного нуля (-273 градуса Цельсия), и они полагаются на их способность существовать в нескольких положениях и движениях одновременно благодаря квантовым эффектам, которые становятся очевидными при этой сверхнизкой температуре.
Когда атомы проходят через интерферометр, они создают узоры, называемые полосами, которые содержат информацию о таких силах, как гравитация или другие воздействия окружающей среды. И, поскольку атомы движутся намного медленнее света, эти силы воздействуют на них в течение более длительного времени, что позволяет проводить очень точные измерения, которые намного чувствительнее их оптических аналогов.
На Земле атомные интерферометры позволили ученым достичь невероятных результатов, таких как создание абсолютных гравиметров и исследование изменений фундаментальных констант природы с поразительной точностью. Но физики стремились применить атомную интерферометрию в космосе, где микрогравитация помогает устранить помехи и позволяет ученым проводить еще более длительные измерения, которые, в свою очередь, в целом улучшили бы чувствительность прибора. Однако в прошлом поддержание согласованности между атомами было сложной задачей и требовало практической помощи для проведения экспериментов. Тем не менее, ученые CAL смогли проводить свои измерения удаленно с Земли при помощи астронавтов.
Команда исследователей надеется, что по мере дальнейшего развития прибора станет возможным проводить еще более точные измерения силы тяжести, которые позволят нам исследовать и понимать наш космос более детально, чем когда-либо. Например, они могли бы выявить состав планет и спутников в Солнечной системе, потому что разные материалы имеют разную плотность, что создает незначительные колебания силы тяжести.
Эта повышенная чувствительность также может позволить ученым наконец обнаружить темную материю, неуловимую субстанцию, которая оставалась космической загадкой из-за своего слабого взаимодействия с частицами и гравитационными полями.
Безусловно, будет интересно посмотреть, к чему приведут будущие эксперименты, а также остается надеяться, что подобные исследования будут предусмотрены и на новой российской высокоширотной орбитальной станции РОС.
#Космос #Международная_космическая_станция #Космические_исследования #Наука #Космические_полеты #астронавт #Космический_корабль #Космические_эксперименты
