Oamenii de ştiinţă au reuşit, depăşind limitările gravitaţiei la bordul Staţiei Spaţiale Internaţionale (ISS), o performanţă în domeniul fizicii cuantice ce contribuie la o mai bună înţelegere a mecanicii fascinante ce guvernează lumea microscopică, relatează AFP, preluată de Agerpres.
Performanţa a fost realizată în Cold Atom Lab, un micro-laborator spaţial instalat de agenţia spaţială americană NASA la bordul ISS în 2018, dedicat experimentelor pe atomi în condiţii de frig extrem, la temperaturi apropiate de zero absolut, adică minus 273,15 grade Celsius, conform unui studiu publicat joi in jurnalul ştiinţific Nature.
Operând de la distanţă de pe Pământ, fizicienii au generat condensat Bose-Einstein, gaz ultra-rece care formează o nouă stare a materiei (a ”cincea stare”, după solid, lichid, gaz şi plasmă), prevăzută în anii ’20 de Albert Einstein şi matematicianul indian Satyendranath Bose şi observată pentru prima dată în 1995.
Acest gaz este un agregat a câteva zeci de mii de atomi care, răciţi până la temperaturi foarte scăzute, devin inseparabili unul de celălalt, formând o singură undă şi reacţionând toţi în acelaşi mod şi în acelaşi timp. Aceasta este o proprietate din mecanica cuantică ce guvernează lumea infinit de mică, potrivit căreia o particulă (atom, ion, foton…) sau un grup de particule se pot regăsi în mai multe stări în acelaşi timp, se pot suprapune şi se pot interpune, formând un sistem legat indiferent de distanţa care le separă.
Însă, aceste proprietăţi uimitoare sunt foarte greu de observat deoarece dispar la contactul cu lumea exterioară. De asemenea, pentru a menţine un atom într-o stare cuantică, este necesară stabilizarea sa, încetinirea vitezei sale prin răcire. În laborator, această manipulare este împiedicată de gravitaţia terestră, care accelerează în mod inevitabil atomii.
De aici ideea cercetătorilor de a efectua procedura în spaţiu, unde condiţiile de microgravitaţie permit reproducerea condiţiilor unei căderi libere. Rezultatul: ”Atomii cuantici sunt prinşi într-o combinaţie de câmpuri magnetice şi lasere; ei ‘plutesc’ mai mult – mai mult de o secundă, în loc de câteva zeci de milisecunde realizabile în mod obişnuit’‘, a declarat pentru AFP Kamal Oudrhiri, unul dintre autorii studiului.
Această perioadă de observaţie extinsă, ce permite măsurători mai precise, va atinge curând cinci secunde, a asigurat specialistul în inginerie spaţială din cadrul NASA.
Cold Lab Atom poate reproduce condiţiile ce permit aceste măsurători timp de ”douăsprezece ore la rând” – un rezultat comparativ cu experimentele de acelaşi tip care simulează microgravitaţia, care nu depăşesc câteva minute, potrivit omului de ştiinţă.
”Ceea ce au reuşit să facă pe orbită este incredibil!”, a reacţionat Daniel Hennequin, fizician specializat în cuantică în cadrul Centrului Naţional Francez de Cercetări Ştiinţifice (CNRS). ”Acest lucru ne va permite să înţelegem mai bine mecanica cuantică, o ştiinţă a cărei aniversare a 100 de ani o vom sărbători în curând, care nu a fost niciodată contestată prin experimentare… din care nu am înţeles niciodată nimic pentru că este complet contraintuitivă”, a comentat el.
Condensatul Bose-Einstein străbate frontiera dintre lumea microscopică, guvernată de mecanica cuantică, şi lumea macroscopică, guvernată de fizica ”clasică”, dar ”a cărei teorie ne spune că este şi ea cuantică”, după cum explicat a omul de ştiinţă.
O mai bună cunoaştere a acestei a cincea stare de agregare a materiei ar putea contribui la dezlegarea unuia dintre cele mai mari mistere ale Universului, materia întunecată, masă invizibilă ce populează galaxii, cu efecte neexplicate, a estimat Kamal Oudrhiri.