سردترین مکان در فضا، در حال چرخیدن به دور زمین است!
مجله علمی ایلیاد - آزمایش جدیدی در ایستگاه فضایی بینالمللی «ISS» به دمای فوقالعاده پایینی رسیده است، فقط ذرهای بالاتر از صفر مطلق که رکورد جدیدی از پایینترین دمایی است که تا کنون در فضا بهدست آمده است.
این آزمایش، آزمایش اَتم سرد یا «CAL» نام دارد و هدف از انجام آن، ایجاد حالتی از ماده است که مانند دیگر حالات ماده نباشد؛ این حالت جدید، «حالت پنجم ماده» نام دارد و از حالات مایع، گاز، جامد و پلاسما متفاوت است؛ چگالش بوز – اینشتین یا همان «BEC». این اولین BES است که تا به حال در مدار تولید شده است.
حالت BEC حالت خاصی از ماده است که تنها زمانی رخ میدهد که گازی به چگالیِ کم در دماهای فوقالعاده پایین سرد میشود؛ در این شرایط، اتمها بیشتر مانند موج عمل میکنند، نه مانند ذره. ماهیت موجی ماده تنها در مقیاسهای معینی قابل مشاهده است، اما در BEC در مقیاس ماکروسکوپی قابل مشاهده است. اتمها مانند یک موج واحد عمل میکنند و از یکدیگر غیرقابل متمایز میشوند. مطالعهی این سیستم به ما میگوید که فیزیک چیست.
«رابرت تامپسون»، دانشمند پروژهی تحقیقاتی CAL از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، در بیانیهای گفت: «انجام آزمایش BEC در ایستگاه فضایی، رویایی است که به واقعیت تبدیل میشود. راه دشوار و طولانیای برای رسیدن به اینجا در پیش است، اما تلاش برای رسیدن به آن بسیار ارزشمند است، زیرا با این امکانات میتوانیم کارهای بسیار زیادی انجام دهیم.»
پروژهی CAL به دمای تقریباً ۱۰۰ نانوکلوین رسیده است. این دماها بسیار بسیار سردتر از فضای بیرونی که دمای آن حدود ۳ درجه کلوین اندازهگیری میشود، است؛ اما هنوز به رکوردهای تجربی روی زمین نرسیده است. این گروه تحقیقاتی به دنبال رسیدن به آن دماها هستند، اما رسیدن به آن دماها در فضا، مزیت مهمتری دارد. BEC میتواند عمر طولانیتری داشته باشد، بنابراین میتواند برای مدت طولانیتری مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد.
حالت BEC در تلههای اتمی و با استفاده از لیزرها یا میدانهای مغناطیسی ایجاد میشوند. وقتی تلهی اتمها به پایان رسد، گازِ کمچگالِ درون تلهها تجزیه میشود. هرچه گاز مدت بیشتری در تله بماند، سردتر میشود. در روی زمین، به دلیل گرانش، BEC میتواند فقط برای کسری از ثانیه مورد مطالعه قرار گیرد. CAL باعث میشود که تک تک BEC بین ۵ تا ۱۰ ثانیه به طول بیانجامند و امکان تکرار آزمایش تا شش ساعت در روز نیز وجود دارد.
«رابرت شوتول»، مهندس ارشد مدیریت فیزیک و نجوم آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، افزود: «CAL ابزار بسیار پیچیدهای است. به طور معمول، تجهیزات آزمایشات BEC به اندازهی اتاقی پُر از وسایل است و دانشمندانی باید به طور ثابت و از نزدیک آنها را نظارت کنند، در حالی که CAL تقریباً اندازهی یخچال کوچکی است و میتواند از راه دور از زمین عمل کند. این مشکل بزرگی بود و به تلاش زیادی نیاز بود تا بتوانیم بر همهی موانع اساسی برای تولید این تجهیزات پیشرفته و تخصصی که امروزه در ایستگاه فضایی کار میکند، غلبه کنیم.»
ابزار CAL اکنون در مرحلهی راهاندازی است و هنوز تحت آزمایش است. CAL، این عملیات علمی را در ماه سپتامبر ۲۰۱۸ آغاز میکند و تا سه سال آینده، دانشمندان زیادی در سراسر جهان در صف استفاده از آن خواهند بود.
نوشته: آلفردو کارپینتی
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد