سردترین نقطه در جهان، ساخته‌ی جدید ناسا
مجله علمی ایلیاد - دانشمندان ناسا برنامه‌ریزی کرده‌اند که سردترین نقطه در جهان را در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) با منجمد کردن اتم‌های گاز تا یک میلیاردم درجه بالای صفر مطلق، بسازند. به‌زودی جعبه‌ای یخی به اندازه‌ی قفسه‌ی سینه‌ی انسان به سمت ایستگاه فضایی بین‌المللی فرستاده خواهد شد تا در آنجا سردترین نقطه‌ی دنیا ساخته شود.
لیزر، محفظه‌ی خلأ و یک چاقوی الکترومغناطیسی برای جدا کردن انرژی ذرات گاز و کاهش سرعت آن‌ها تا حد ثابت شدن کامل، درون جعبه قرار داده شده است. این جعبه ابزار، آزمایشگاه اتم سرد نامگذاری شده است و توسط آزمایشگاه پیشرانه‌ی جت (JPL) ناسا در پاسادینا ساخته شده است. ابزار این آزمایشگاه برای منجمد کردن اتم‌های گاز تا یک میلیاردم درجه بالای صفر مطلق طراحی شده‌اند که می‌توان گفت این دما ۱۰ میلیون برابر سردتر از دمای اعماق فضا است.
«رابرت تامسون» از آزمایشگاه JPL ناسا می‌گوید: «مطالعه‌ی این اتم‌های فوق سرد ممکن است درک ما را از ماده و نیروی گرانش تغییر دهد. آزمایشاتی که ما با آزمایشگاه اتم سرد انجام خواهیم داد، بینشی درباره‌ی گرانش و انرژی تاریک که از ناشناخته‌شده‌ترین نیروهای جهان هستند، به ما خواهد داد.» وقتی که اتم‌ها در آزمایشگاه اتم سرد تا دماهای بسیار پایین سرد می‌شوند، حالت متمایزی از ماده را تشکیل می‌دهند که به میعانات بوز-انیشتین شناخته می‌شود. در این حالت قوانین مرسوم فیزیک جواب‌گو نخواهند بود و قوانین کوانتوم غالب خواهند بود. ماده در این حالت بیشتر از اینکه به صورت ذرات دیده شود، به صورت امواج دیده می‌شود.
ناسا تا کنون میعانات بوز-انیشتین را در فضا مشاهده نکرده و نساخته است. روی زمین، نیروی گرانش باعث می‌شود اتم‌ها به سمت زمین کشیده شوند و فقط در کسری از ثانیه قابل مشاهده هستند، ولی در ایستگاه فضایی، اتم‌های فوق سرد در حال سقوط، شکل موج مانند خود را برای مدت طولانی‌تری حفظ می‌کنند. این کار به دانشمندان فرصت بیشتری می‌دهد تا فیزیک را در اساسی‌ترین سطح، مورد مطالعه قرار دهند. تامسون پیش‌بینی کرده است که آزمایشگاه اتم سرد اجازه می‌دهد که میعانات بوز-انیشتین به مدت ۵ تا ۱۰ ثانیه قابل مشاهده باشد. توسعه‌ی تکنولوژی‌های جدید ممکن است این زمان را تا صدها ثانیه افزایش دهد. میعانات بوز-انیشتین یک اَبَرسیال است و نوعی از سیال که ویسکوزیته‌ی آن صفر است که در آن اتم‌ها بدون اصطکاک حرکت می‌کنند.
«آنیتا سنگوپتا»، از آزمایشگاه JPL ناسا و رئیس پروژه‌ی آزمایشگاه اتم سرد می‌گوید: «اگر شما اَبَرسیال آب داشته باشید و آن را درون لیوان بریزید، آب تا ابد در حال چرخش خواهد ماند. در واقع ویسکوزیته‌ای وجود ندارد که سرعت را کم کند و انرژی جنبشی را پراکنده کند. اگر بتوانیم فیزیک اَبَرسیال‌ها را بهتر بشناسیم، احتمالاً می‌توانیم از آن برای انتقال کارای انرژی استفاده کنیم.» پنج تیم تحقیقاتی برای کار روی آزمایشگاه اتم سرد برنامه‌ریزی کرده‌اند. «اریک کورنل»، از دانشگاه کلرادو و مؤسسه‌ی ملی استانداردها و تکنولوژی‌ها یکی از آن‌ها است. اریک به خاطر ساخت میعانات بوز-انیشتین در سال ۱۹۹۵، جایزه‌ی نوبل را به خود اختصاص داده است.
نتایج این آزمایشات ممکن است منجر به بهبود در تکنولوژی سنسورها، کامپیوترهای کوانتومی و ساعت‌های اتمی قابل استفاده در مسیریابی سفینه فضایی، شود. «کمال اودریری»، معاون پروژه‌ی آزمایشگاه اتم سرد می‌گوید: «کاربرد حیرت‌انگیز دیگر این آزمایشگاه در تشخیص انرژی تاریک است. مدل‌های کنونی کیهان‌شناسی، جهان را به ۲۷ درصد ماده‌ی تاریک، ۶۸ درصد انرژی تاریک و ۵ درصد ماده‌ی معمولی تقسیم می‌کند. این تقسیم‌بندی نشان می‌دهد که با وجود همه‌ی تکنولوژی‌های جدید، ۹۵ درصد جهان هنوز برای انسان ناشناخته است. مانند یک لنز جدید در تلسکوپ اولیه‌ی گالیله، اتم‌های سرد فوق‌حساس در آزمایشگاه اتم سرد، پتانسیل رمزگشایی از معماهای ناشناخته‌ی فیزیک را دارند.» آزمایشگاه اتم سرد هم‌اکنون در مرحله‌ی آزمایش قرار دارد تا برای فرستادن به ایستگاه فضایی آماده شود.
«دیو آیلین»، رهبر گروه آزمایش در JPL می‌گوید: «آزمایش‌هایی که ما در ماه آینده انجام خواهیم داد، برای حصول اطمینان از توانایی کنترل از راه دور آزمایشگاه بسیار حیاتی است.» آزمایشگاه JPL ناسا، این پروژه را با حمایت برنامه‌ی ایستگاه فضایی بین‌المللی در مرکز فضایی جانسون در هیوستون انجام می‌دهد.»
نوشته: اندرو گود
ترجمه: امید محمدی - مجله علمی ایلیاد