Όταν η ύλη γίνεται κύμα

Το πιο ψυχρό σημείο στο Σύμπαν σκοπεύουν να δημιουργήσουν επιστήμονες προκειμένου να εξερευνήσουν άγνωστα κβαντικά φαινόμενα.

Όταν άτομα ρουβιδίου και νατρίου ψυχθούν σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν (-273.15 οC) συμπεριφέρονται ως μία διαφορετική κατάσταση της ύλης, που ονομάζεται συμπύκνωμα Bose-Einstein από τα ονόματα των εμπνευστών της.

Σε αυτή την κατάσταση, τα άτομα συμπεριφέρονται και ως κύματα, δημιουργώντας ένα ενδιαφέρον φαινόμενο όπου η ανάμειξη δύο διαφορετικών ατόμων μπορεί να προκαλέσει τη συμβολή τους, κατά την οποία η κορυφή από το ένα κύμα είναι δυνατό να ακυρωθεί από τη λακκούβα του άλλου, ούτως ώστε το άθροισμα των δύο ατόμων να ισούται με μηδέν άτομα!

Το πείραμα θα εξελιχθεί στο Εργαστήριο Ψυχρών Ατόμων (Cold Atom Lab) της NASA, το οποίο μάλιστα θα μεταφερθεί το 2016 στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) σε τροχιά γύρω από τη Γη. Έχοντας τη δυνατότητα να ψυχράνει τα σωματίδια σε θερμοκρασίες 100 pico-Κέλβιν (ένα pico ισούται με το ένα τρισεκατομμυριοστό) πάνω από το απόλυτο μηδέν, το Cold Atom Lab, θα δώσει στους επιστήμονες την ευκαιρία να μελετήσουν τα συμπυκνώματα Bose-Einstein στις χαμηλότερες θερμοκρασίες που έχουν εξεταστεί ποτέ, αφού τα συγκεκριμένα άτομα θα είναι κατά τη διάρκεια του πειράματος τα πιο ψυχρά σωματίδια στο γνωστό Σύμπαν.

H μεταφορά του πειράματος στον ISS σε λίγα χρόνια θα γίνει προκειμένου να μελετηθούν τα κβαντικά φαινόμενα σε ένα περιβάλλον στο οποίο η επίδραση της βαρύτητας δεν είναι αντιληπτή. H απουσία των βαρυτικών επιταχύνσεων θα επιτρέψει μάλιστα στους επιστήμονες να ψυχράνουν τα άτομα ακόμη περισσότερο από όσο στη Γη, αφού η θερμοκρασία ενός αερίου είναι ένα μέτρο της ταχύτητας των ατόμων που περιέχονται σε αυτό.

Τα πρακτικά οφέλη από αυτήν την έρευνα είναι η κατασκευή ατομικών λέιζερ, κβαντικών αισθητήρων και συμβολόμετρων υψηλής ακριβείας. Εάν επίσης οι ερευνητές καταφέρουν να επιτύχουν τις θερμοκρασίες ρεκόρ που ελπίζουν, τα «κυματοπακέτα» που θα μελετήσουν μπορεί να έχουν μέγεθος ίσο ακόμη και με μία ανθρώπινη τρίχα, με αποτελέσματα δηλαδή ορατά στο ανθρώπινο μάτι.

• NASA