NASA explorează a cincea formă a materiei în condiții de aproape zero absolut
NASA utilizează un laborator cuantic de dimensiunea unui mini-frigider aflat la bordul Staţiei Spaţiale Internaţionale (ISS) pentru a studia comportamentul materiei la temperaturi apropiate de zero absolut, în condiţii de microgravitaţie. Cercetătorii speră să înţeleagă mai bine una dintre cele mai neobişnuite stări ale materiei, deschizând astfel drumul către noi tehnologii cuantice.
Un nou set de modernizări aduse Laboratorului de Atomi Reci de pe ISS permite studierea mecanicii cuantice la cele mai scăzute temperaturi posibile. Prin combinarea acestui laborator recent modernizat cu condiţiile de microgravitaţie din orbita joasă a Pământului, oamenii de ştiinţă analizează proprietăţile atomilor „ultrareci” într-un mediu imposibil de reprodus pe Terra.
Misiunea vizează studierea modului în care se comportă norii de atomi la temperaturi apropiate de zero absolut, respectiv minus 273,15 grade Celsius, temperatura la care atomii îşi pierd complet energia de mişcare. La aceste temperaturi, materia se comportă radical diferit faţă de orice experienţă anterioară; natura ondulatorie a materiei devine dominantă, iar materia ultrarece se poate comporta în moduri neaşteptate, dar utile pentru măsurători extrem de precise ale timpului, gravitaţiei şi mişcării.
Jason Williams, cercetător coordonator al proiectului din cadrul Laboratorului de Propulsie Jet al NASA, a subliniat importanţa acestui laborator modernizat. Atomii şi particulele lor subatomice sunt obiecte cuantice al căror comportament este fundamental diferit de cel al lumii macroscopice, iar legile mecanicii cuantice permit particulelor să existe în mai multe locuri simultan, fenomen cunoscut sub numele de suprapunere cuantică.
Laboratorul de Atomi Reci de pe ISS foloseşte lasere pentru a răci gaze de rubidiu şi potasiu până la temperaturi foarte apropiate de zero absolut. La aceste temperaturi, atomii formează o stare a materiei cunoscută sub numele de condensat Bose-Einstein, în care numeroşi atomi se comportă ca o singură undă de materie cuantică. Acest sistem le permite cercetătorilor să observe fenomene cuantice la o scară mult mai mare decât cea a atomilor individuali și să beneficieze de efectele microgravitaţiei, care permit undelor de materie din condensat să se extindă și să evolueze fără perturbări.
Aceasta este cea de-a patra modernizare majoră a Laboratorului de Atomi Reci al NASA de la instalarea sa pe ISS în 2018. Cele mai importante îmbunătăţiri includ o capcană magnetică reproiectată pentru menţinerea norului de atomi, surse de atomi îmbunătăţite și capacităţi de măsurare mai performante. Noile echipamente au fost trimise pe ISS în aprilie 2026 și au fost deja instalate, activate și au început să realizeze măsurători de ultimă generație.
Pe lângă realizarea unor noi teste fundamentale din domeniul fizicii, aceste măsurători sunt esenţiale pentru dezvoltarea viitoarelor tehnologii cuantice spaţiale de mare precizie, utilizate pentru poziţionare, navigaţie, măsurarea timpului și detectarea variaţiilor gravitaţionale. Astfel de tehnologii ar putea permite astronauţilor să se deplaseze pe Lună fără ajutorul sistemului GPS și să contribuie la realizarea unor hărţi extrem de precise ale câmpului gravitaţional al Pământului.
Ethan Elliott, cercetător adjunct al proiectului, a menţionat că această cercetare este parte dintr-o revoluţie cuantică, similară cu cea din secolul trecut, care a dus la apariţia laserelor, telefoanelor mobile și aparatelor RMN, iar acum se îndreaptă spre manipularea directă a unor stări cuantice de mari dimensiuni.
