Ученые впервые получили конденсат Бозе-Эйнштейна в космосе

Конденсат Бозе-Эйнштейна представляет собой необычную по своим свойствам форму материи, похожую на газ и жидкость, которая ведет себя как один атом и обладает типичными «атомными» свойствами. Это, как рассказывают ученые, позволяет легко манипулировать свойствами подобных искусственных «атомов» и использовать их в качестве кубитов, ячеек квантовых компьютеров, и прототипа сверхпроводниковых структур.

Физиков давно интересовало, как подобные коллективные «атомы» ведут себя в космосе, однако проверка их идей была затруднена тем, что установка, способная охладить атомы щелочных металлов для их превращения в конденсат Бозе-Эйнштейна, занимала несколько зданий. Немецкие инженеры решили эту проблему, создав миниатюрную ловушку-чип для атомов MAIUS 1 и отправив ее в космос на борту геодезической ракеты с космодрома Эсрейндж в Швеции.

В этом чипе присутствует два типа охлаждающих устройств — лазеры, подавляющие вибрации атомов и заставляющие их охлаждаться, и магнитная ловушка, отбрасывающая самые «горячие» атомы и оставляющая внутри себя только самые холодные и неподвижные частицы. Результаты опытов, проведенных в невесомости, помогут физикам и инженерам миниатюризировать другие квантовые приборы и научиться интегрировать их в спутники.

В рамках двух последующих миссий MAIUS, запуск которых намечен на 2018 и 2019 года, немецкие ученые планируют не только продолжить изучение свойств конденсата Бозе-Эйнштейна, но и попытаются проверить теорию относительности Эйнштейна, в частности, так называемый принцип эквивалентности, сравнивая скорости падения двух искусственных атомов, собранных из атомов рубидия и калия.

Помимо DLR, схожий проект планирует осуществить в этом году НАСА — в июне на МКС будет отправлен инструмент CAL, в котором так же будет формироваться конденсат Бозе-Эйнштейна.