Piąty stan skupienia zaobserwowany w kosmosie po raz pierwszy w historii

Kondensat Bosego-Einsteina (BEC), istnienie którego przewidzieli już Albert Einstein i hinduski matematyk Satyendra Nath Bose jakieś 100 lat temu, powstaje, kiedy atomy zostają schłodzone do poziomu bliskiego zeru absolutnemu, czyli -273.15℃. W tym momencie stają się one jednostkami o właściwościach kwantowych, w których każda cząsteczka funkcjonuje również jako fala materii. Kondensat Bosego-Einsteina stoi więc gdzieś pomiędzy światem makroskopowym, którym rządzą takie siły jak grawitacja i mikroskopowym determinowanym przez mechanikę kwantową.

Naukowcy wierzą, że BEC zawiera bardzo ważne wskazówki do rozwiązania takich tajemniczych fenomenów, jak ciemna energia - hipotetyczna siła, która wypełnia całą przestrzeń i wywiera na nią ujemne ciśnienie, wywołując rozszerzanie się Wszechświata (jedno z pojęć wprowadzonych w celu wyjaśnienia przyspieszania ekspansji kosmosu oraz problemu brakującej masy we Wszechświecie). Tyle że kondensat Bosego-Einsteina jest ekstremalnie delikatny i najmniejsza nawet interakcja z zewnętrznym światem jest wystarczająca, żeby go ogrzać i przerwać kondensację.

To sprawia, że zjawisko jest niemal niemożliwe dla naukowców do badania na Ziemi, gdzie grawitacja wpływa na pole magnetyczne niezbędne do utrzymania BEC w oryginalnym stanie. Dlatego też padł pomysł, żeby spróbować przeprowadzić serię eksperymentów na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, gdzie BEC nie będzie narażone na jakiekolwiek ziemskie ograniczenia. To było strzałem w dziesiątkę, bo jak się okazało właściwości BEC stworzonego na Ziemi i tego na ISS są różne, np. na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej kondensat jest w stanie przetrwać dłużej niż sekundę, co jest dużym postępem w stosunku do milisekund na Ziemi, dając badaczom możliwość obserwacji.

Mikrograwitacja pozwoliła też, aby manipulować atomami za pomocą słabszego pola magnetycznego, co przyspieszyło ich schładzanie i pozwoliło na wyraźniejsze obrazowanie. Zespół korzystał w tym przypadku z BEC stworzonego z rubidu, miękkiego metalu podobnego do potasu. I choć naukowcy próbowali wcześniej wielu metod tworzenia BEC w różnych warunkach, np. na pokładzie swobodnie opadających samolotów, rakiet czy nawet aparatury zrzucanej z różnej wysokości, to dopiero warunki panujące na ISS pozwoliły na odpowiednie badania. Naukowcy zapewniają, że dzięki temu będzie można dokładniej testować ogólną teorię względności, szukać czarnej materii, badać fale grawitacyjne w kontekście kosmicznej nawigacji czy szukać minerałów na księżycu i innych ciałach planetarnych.

Źródło: GeekWeek.pl/phys.org