ناسا حسگر کوانتومی فوق‌سرد را در فضا آزمایش کرد

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه اطلاع‌رسانی فیز، محققان این گروه با یکی از ابزارهای علمی در دسترس، نوسانات ظریف ایستگاه فضایی را اندازه‌گیری کردند؛ این اولین باری است که اتم‌های فوق‌سرد برای ردیابی و شناسایی تغییرات در محیط پیرامونی فضا به کار گرفته شده‌اند. این مطالعه که به تازگی در نشریه ارتباطات طبیعت انتشار یافته است، طولانی‌ترین آزمایش ماهیت موجی اتم‌ها در حالت سقوط آزاد در فضا را گزارش می‌دهد.

گروه علمی آزمایشگاه «اتم سرد» (Cold Atom Lab)، اندازه‌گیری‌های خود را با یک ابزار کوانتومی موسوم به تداخل‌سنج اتم (atom interferometer) انجام داد؛ دستگاهی که می‌تواند گرانش، میدان مغناطیسی و سایر نیروها را دقیق اندازه‌گیری کند.

دانشمندان و مهندسان روی زمین از این ابزار برای مطالعه ماهیت بنیادین گرانش و فناوری‌های پیشرفته کمک‌کننده به راهبری هواپیماها و کشتی‌ها استفاده می‌کنند. (تلفن‌های همراه، ترانزیستورها و جی‌پی‌اس چند نمونه از دیگر فناوری‌ها بر پایه علوم کوانتومی هستند اما در برگیرنده تداخل‌سنجی اتم نیستند).

(تداخل‌سنج اتم در ایستگاه بین‌المللی فضایی)

فیزیک‌دان‌ها مشتاق استفاده از تداخل‌سنجی اتم در فضا بوده‌اند؛ زیرا ریزگرانش در آنجا اجازه مدت‌زمان طولانی‌تر اندازه‌گیری و حساسیت بیشتر ابزار را می‌دهد. اما این تجهیزات حساس شکننده‌تر از آن بوده‌اند که بتوان از آنها برای مدت طولانی بدون کمک دستی استفاده کرد. آزمایشگاه اتم سرد که از راه دور از روی زمین بهره‌برداری می‌شود اکنون نشان داده این کار شدنی است.

جیسون ویلیامز از دانشمندان پروژه آزمایشگاه اتم سرد در لابراتوار ناسا در جنوب کالیفرنیا گفت: رسیدن به این نقطه عطف بسیار چالش‌برانگیز بود و موفقیت ما در این زمینه حتمی نبود. انجام این کار مستلزم کوشش و حس ماجراجویی تیم ما بود.

حسگرهای مستقر در فضا که می‌توانند گرانش را با دقت بالایی اندازه‌گیری کنند، کابردهای بالقوه گسترده ای دارند. آنها برای نمونه می‌توانند ترکیب سیارات و قمرها را در منظومه خورشیدی مشخص کنند زیرا مواد مختلف چگالی مختلفی دارند که تفاوت‌های ظریفی در گرانش ایجاد می‌کنند.

اندازه‌گیری دقیق گرانش همچنین می‌تواند موجب افزایش آگاهی درباره ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک شود.

آزمایشگاه اتم سرد ناسا که به اندازه یک یخچال کوچک است در سال ۲۰۱۸ به فضا پرتاب و در ایستگاه فضایی بین‌المللی مستقر شد. هدف از این کار پیشبرد دانش کوانتومی از طریق قرار دادن یک تاسیسات بلندمدت در محیط ریزگرانشی مدار پایین زمین بود.