국제 우주 정거장에는 우주에서 가장 차가운 것들을 만드는 작은 냉장고 크기의 작은 실험실이 있습니다. 그것은 Cold Atom Laboratory라고 불리며 한동안 과학자들은 미세중력 상태에서 원자의 이상한 양자 특성을 조사하기 위해 이 챔버를 사용해 왔습니다. 그러나 수요일(11월 15일)에 그들은 이정표에 도달했다고 발표했습니다.
캘리포니아에 있는 NASA 제트추진연구소(JPL) 팀이 원격으로 운영하는 저온원자연구소(Cold Atom Laboratory)가 공식적으로 두 가지 유형의 원자를 포함하는 양자 가스를 생산했습니다. 이는 궁극적으로 양자 화학에서 완전히 새로운 우주 실험의 문을 열 수 있습니다.
물질은 다섯 가지 알려진 상태로 존재할 수 있습니다. 기체, 액체, 고체 및 플라즈마는 잘 알려져 있지만 물질의 이상한 다섯 번째 상태도 있습니다. 보스-아인슈타인 콘덴서이는 1990년대에 처음 발견되었습니다.
이러한 물질 상태는 자연에서는 발견되지 않지만 과학자들은 이를 창조할 수 있습니다. 보스-아인슈타인 응축물은 레이저나 자석이 원자 구름을 절대 영도, 즉 화씨 -459도(섭씨 -273도) 근처까지 냉각시키는 데 도움이 되는 저온 원자 실험실과 같은 극저온 실험실에서 생성됩니다. 이것은 우주에서 가장 추운 온도입니다. 이 경우 원자의 속도가 느려지고 가장자리가 서로 섞이며 과학자들은 일반적으로 조사하기 매우 어려운 양자 효과를 관찰할 수 있습니다.
관련된: 아인슈타인이 예측한 대로 반물질은 중력에 반응하며 이는 CERN의 주요 실험에서 확인되었습니다.
지구에서는 중력으로 인해 실험실의 자석이나 초저온 레이저가 꺼지자마자 보스-아인슈타인 응축물이 소멸됩니다. 하지만 우주의 미세중력 환경에서는 이런 일이 일어나지 않습니다. 이와 같이 학자들은 보스-아인슈타인 응축물이 생성되었습니다. 저온원자 연구실에서 처음으로 국제우주정거장에 챔버가 설치된 해인 2018년. 그리고 여러 해 전에그들은 큰 영향력을 가지고 이 현상을 연구해 왔습니다.
그러나 이제 연구자들은 한 가지 유형의 원자뿐만 아니라 두 가지 유형의 원자로도 이러한 양자 가스를 생성할 수 있음을 보여주었습니다. 이 경우, 그들은 칼륨과 루비듐 구름을 사용하여 위업을 달성했습니다. 제트추진연구소에 따르면 광고이러한 유형의 양자 가스에 대한 향후 작업은 이미 지구에 존재하는 우주 기반 양자 기술을 발전시키는 데 사용될 수 있습니다.
“우리는 작은 회전에 매우 민감한 센서를 만들 수 있으며 본질적으로 보스-아인슈타인 응축물에 있는 이러한 차가운 원자를 사용하여 자이로스코프를 만들 수 있습니다.”라고 로체스터 대학의 물리학 및 광학 교수인 니콜라스 비글로(Nicholas Bigelow)는 한 기사에서 말했습니다. 성명. 그는 새로운 발견의 공동 저자입니다.
Bigelow는 “이 자이로스코프는 심우주 탐색에 사용할 수 있는 우주의 고정 기준점을 제공할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “우리는 또한 고속 인터넷 및 GPS와 같은 현대 생활의 많은 것들에 필수적인 우주 시계를 더 좋게 만들 수 있는 여러 가지를 개발하고 있습니다.”
연구원들은 또한 향후 저온 원자 실험실에서의 실험이 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 기본 원리인 등가 원리를 테스트하는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다. 이 원리는 중력이 질량에 관계없이 모든 물체에 동일한 방식으로 영향을 미쳐야 한다고 명시합니다. 즉, 적어도 마찰이 없는 진공 상태에서는 깃털과 벽돌이 같은 속도로 떨어져야 합니다.
과학자들은 법칙으로 이 원리를 해결하는 데 어려움을 겪었습니다. 양자 역학이는 우주에서 알려진 가장 작은 물체가 어떻게 행동하는지 설명합니다. 우주에서의 양자 실험을 통해 더 정확하게 테스트할 수 있을지도 모릅니다.
이러한 발견을 자세히 설명하는 논문은 11월 15일 Nature 저널에 게재되었습니다.
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