Διεθνής ομάδα ερευνητών ανέπτυξε μια νέα, μικροσκοπική τεχνολογία λέιζερ που επιτρέπει τη δημιουργία και τον έλεγχο εξαιρετικά ψυχρών ατομικών αερίων σε συνθήκες μικροβαρύτητας. Το επίτευγμα αποτελεί σημαντικό βήμα για μελλοντικά επιστημονικά πειράματα στο Διάστημα, τα οποία θα μπορούσαν να ελέγξουν με πρωτοφανή ακρίβεια βασικές θεωρίες της φυσικής.
Δημιουργία εξωτικής κατάστασης της ύλης
Στο πλαίσιο του πειράματος MAIUS-B, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν συμπυκνώματα Bose-Einstein από δύο διαφορετικά ατομικά είδη, ρουβίδιο και κάλιο, σε συνθήκες μικροβαρύτητας στον Einstein Elevator του Πανεπιστημίου Leibniz στο Ανόβερο.
Τα συμπυκνώματα Bose-Einstein αποτελούν μια ιδιαίτερη κατάσταση της ύλης που εμφανίζεται σε θερμοκρασίες ελάχιστα πάνω από το απόλυτο μηδέν. Σε αυτές τις συνθήκες, τα άτομα συμπεριφέρονται συλλογικά σύμφωνα με τους νόμους της κβαντικής μηχανικής, επιτρέποντας στους επιστήμονες να παρατηρούν φαινόμενα που υπό φυσιολογικές συνθήκες δεν είναι ορατά.
Καινοτόμος σχεδιασμός λέιζερ
Καθοριστικό ρόλο στην επιτυχία του πειράματος είχε η ανάπτυξη ενός συμπαγούς οπτικού συστήματος από ερευνητές του Πανεπιστημίου Johannes Gutenberg του Μάιντς, σε συνεργασία με ιδρύματα του Βερολίνου.
Παρά το γεγονός ότι το νέο σύστημα χρησιμοποιεί διπλάσιο αριθμό λέιζερ και περισσότερα οπτικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα, διατήρησε σχεδόν το ίδιο μέγεθος και βάρος με προηγούμενες διατάξεις.
Ιδιαίτερη σημασία έχουν οι οπτικές βάσεις από υαλοκεραμικό υλικό Zerodur, το οποίο παρουσιάζει εξαιρετικά μικρή θερμική διαστολή. Έτσι εξασφαλίζεται σταθερή λειτουργία ακόμη και στις έντονες μηχανικές καταπονήσεις μιας εκτόξευσης πυραύλου και στις μεγάλες μεταβολές θερμοκρασίας.
Νέες δυνατότητες για διαστημική έρευνα
Οι δοκιμές απέδειξαν ότι το σύστημα μπορεί να παράγει τη μεγαλύτερη έως σήμερα ροή ατόμων για μείγμα δύο ειδών συμπυκνωμάτων Bose-Einstein, ξεπερνώντας κατά πολύ τις επιδόσεις άλλων φορητών συστημάτων.
Η τεχνολογία αυτή θεωρείται σημαντικό βήμα για μελλοντικές διαστημικές αποστολές, όπως το εργαστήριο ατόμων BECCAL που σχεδιάζεται για τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Με τέτοιες διατάξεις οι επιστήμονες θα μπορούν να πραγματοποιούν εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις για να εξετάσουν τη γενική θεωρία της σχετικότητας και ειδικότερα την αρχή της ισοδυναμίας του Αϊνστάιν, ελέγχοντας αν διαφορετικά άτομα επιταχύνονται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο κατά την ελεύθερη πτώση.
