De vijfde toestand van de materie zou ons kunnen helpen donkere energie te meten

De recente creatie van Bose-Einstein condensaten in de ruimte, voor de eerste keer, zou kunnen leggen de basis voor het creëren van nieuwe ultra-gevoelige meetinstrumenten in staat om de zwakke signalen van enkele van de meest mysterieuze verschijnselen van het universum, zoals zwaartekrachtgolven te detecteren

Sinds mei 2018 staat er aan boord van het International Space Station (ISS) een doos ter grootte van een mini-koelkast genaamd het Cold Atom Lab (CAL). Het is een machine die atomen in een vacuüm kan koelen bij temperaturen van een tien miljoenste van een graad boven het absolute nulpunt. Voor alle doeleinden, het vertegenwoordigt een van de koudste plaatsen in het bekende universum. En volgens een nieuwe studie gepubliceerd in Nature, hebben wetenschappers het net gebruikt om voor het eerst een zeldzame toestand van materie in de ruimte te creëren.

Bose-Einstein condensaten (BEC’s), soms aangeduid als de vijfde toestand van de materie, zijn gasachtige wolken van atomen die stoppen met zich te gedragen als individuele atomen en beginnen te fungeren als een groot collectief. De BEC’s werden voor het eerst beschreven door Albert Einstein en Satyendra Nath Bose meer dan 95 jaar geleden, maar het was slechts 25 jaar geleden dat wetenschappers ze voor het eerst waargenomen in een laboratorium.

Het algemene idee van de oprichting van BEC’s is om atomen (in het geval van CAL, robijn en kalium) te injecteren in een ultra-koude kamer te vertragen. Een magnetische val wordt vervolgens gemaakt in die camera met een geëlektrificeerde spoel, die wordt gebruikt in combinatie met een laser en andere instrumenten om de atomen te verplaatsen naar een dichte wolk. Op dit punt, de atomen “vervagen van elkaar,” zegt NASA Jet Propulsion Laboratory fysicus en hoofdauteur van de nieuwe studie, David Aveline.

Om experimenten met BEC’s uit te voeren, moet de magnetische val worden gedeactiveerd of verzwakt. Hierdoor kan de atoomwolk worden uitgebreid, wat handig is omdat BEC’s koud moeten blijven en gassen de neiging hebben om af te koelen als ze uitzetten.

Maar als de atomen in de BEC’s te gescheiden zijn, gedragen ze zich niet langer als een condensaat. Dat is waar de microzwaartekracht van een lage baan om de aarde komt. Als je probeert om het volume op aarde te verhogen, volgens Aveline, de zwaartekracht sleept gewoon de atomen van het centrum van de BEC wolk naar de bodem van de val totdat ze verdwijnen, vervorming van het condensaat, of volledig ongedaan maken. Maar in microzwaartekracht kunnen CAL-gereedschappen samen met atomen worden vastgehouden, zelfs als het volume van de val toeneemt. Dit genereert een duurzamer condensaat, waardoor wetenschappers het langer kunnen bestuderen dan ze op aarde konden (deze eerste demonstratie duurde 1.118 seconden, hoewel het doel is om de wolk tot 10 seconden te detecteren).

Leave a Comment