Fyzika dobývá vesmír: Boseho–Einsteinův kondenzát vyroben za letu rakety  
Odvážný plán, umělá inteligence a suborbitální raketa přinesly první Boseho-Einsteinův kondenzát ve vesmíru. Výzkumný tým na něm provedl 110 experimentů během 6 minut volného pádu rakety zpět k zemi.
Atomový čip mise rakety MAIUS-1. Kredit: German Aerospace Center.
Atomový čip mise rakety MAIUS-1. Kredit: German Aerospace Center.

Boseho-Einsteinův kondenzát je extrémní polévka z bosonů při teplotě blízké absolutní nule. Až doposud ho vyráběli v pozemských fyzikálních laboratořích a v roce 2001 za něj Cornell, Wieman a Ketterle dostali Nobelovu cenu za fyziku. Teď ale fyzika míří do vesmíru.

 

Ernst M. Rasel. Kredit: Leibniz Universität Hannover.
Ernst M. Rasel. Kredit: Leibniz Universität Hannover.

Ernst Rasel z německé Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover a jeho mezinárodní tým jako první uspěli s výrobou Boseho-Einsteinova kondenzátu ve vesmíru. V těchto dnech o tom napsal prestižní Nature, jak jinak. Dokázali to během volného pádu za letu suborbitální rakety MAIUS-1. Raketa startovala 23. ledna 2017 z kosmodromu Esrange Space Center nedaleko švédské Kiruny. Vznesla se do výšky 243 kilometrů a pak experimentální záření za 1,6 sekundy prudkým ochlazením vytvořilo Boseho-Einsteinův kondenzát z přibližně 100 tisíce atomů.

 

Experiment MAIUS-1. Kredit: DLR.
Experiment MAIUS-1. Kredit: DLR.

Experiment tvořil speciální „atomový čip“ (atom chip) s magnetooptickou pastí mikronové velikosti, která obsahovala atomy rubidia-87. Tento čip byl nainstalován uvnitř třímetrové kapsule s elektronikou, lasery a nezbytným zdrojem energie. Během příštích 6 minut volného pádu zařízení uskutečnilo s Boseho-Einsteinovým kondenzátem celkem 110 experimentů. Takový experimentální nářez by podle badatelů nebyl možný bez pečlivého naplánování celé mise a nasazení umělé inteligence.

 

Tým experiment s raketou MAIUS-1. Kredit: German Aerospace Center.
Tým experiment s raketou MAIUS-1. Kredit: German Aerospace Center.

Až doposud fyzici prováděli pokusy s Boseho-Einsteinovým kondenzátem v prostředí mikrogravitace na experimentální věži ZARM Drop Tower v německých Brémách. ZARM dokáže vytvořit mikrogravitaci u padajícího experimentu po dobu pár sekund. V případě experimentů s Boseho-Einsteinovým kondenzátem vědci zvládli maximálně 3 pády za den, během nichž byl BE kondenzát v mikrogravitaci vždy méně než 5 sekund. To je nepochybně lepší než nic, ale žádné velké zázraky se s takovými experimenty čekat nedají.

 

Proč si fyzici vlastně hrají s Boseho-Einsteinovýn kondenzátem v mikrogravitaci? Za prvé, fyzici jsou fascinovaní hmotou, ve které mají atomy obvykle minimální kvantovou energii a jsou ve stejném kvantovém stavu, díky čemuž je jejich kvantové chování pozorovatelné na makroskopické úrovni. A za druhé, tuto pozoruhodnou hmotu by bylo možné použít pro vesmírné atomové interferometry k pozorování gravitačních vln, které by byly mnohem citlivější, než soudobé pozemní interferometry. Problém je ovšem v tom, že se do takových experimentů hodně plete gravitace, takže je nutné je dělat v mikrogravitaci.
V dohledné době by se měl Boseho-Einsteinův kondenzát vyrábět na oběžné dráze, na palubě Mezinárodní vesmírné stanice. Mají tam na to pozoruhodné experimentální zařízení Cold Atom Laboratory, které letos v květnu (2018) dopravil na ISS kosmický náklaďák Orbital ATK Cygnus s nosnou raketou Antares.


Klíčovým úkolem mise suborbitální rakety s Boseho-Einsteinovým kondenzátem bylo vyzkoušet technologii pro budoucí mise. To se povedlo na jedničku, takže brzy můžeme čekat další podobné experimenty. Když Rasel a jeho tým porovnali výsledky série experimentů z rakety s experimenty na Zemi, tak byly prakticky shodné. Jinými slovy, neobjevili žádnou novou fyziku. Ale příště, kdo ví?

Video:  NASA’s Cold Atom Lab: The Coolest Experiment in the Universe


Literatura
Physic World 17. 10. 2018, Nature 562: 391–395.

Datum: 20.10.2018
Tisk článku

Legende - Kornfeld Paul
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 266 Kč
cena: 237 Kč
Legende
Kornfeld Paul
Související články:

Fyzici poprvé zauzlovali Boseho-Einsteinův kondenzát do kvantových uzlů     Autor: Stanislav Mihulka (20.01.2016)
Nové skupenství: Suprapevná hmota je zároveň krystalická i supratekutá     Autor: Stanislav Mihulka (04.03.2017)
Jeden svět nestačí: Podivuhodný grafen míří do vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (18.12.2017)



Diskuze:

Máte někdo z vás tušení

Pavel Nedbal,2018-10-20 19:18:13

k čemu by se to mohlo hodit? Nějaké kryptování? Kvantové počítače? (budou se za sto let z toho platit daně?)

Odpovědět


Re: Máte někdo z vás tušení

Milan Krnic,2018-10-20 19:41:56

Stručně maďarsky např. zde: http://fyzweb.cz/clanky/index.php?id=78
Katastroficky zde: https://www.imdb.com/title/tt2106651/reference

Odpovědět


Re: Re: Máte někdo z vás tušení

Pavel Nedbal,2018-10-20 20:15:17

Z magyar příspěvku vyplývá, že atomům je tak moc chladno, že zapomenou na Pauliho vyloučení a zimomřivě se přitisknou k sobě. Akorát ty nánokelviny jsou trochu moc náročné na udržení. Od té doby, kdy US přestaly střežit strategické zásoby helia, tak se s ním dost plýtvá, doufám, že mají heliové hospodářství trvale udržitelné.
Jen s tím placením daní za to za sto let si nejsem jist, moje neznalost to vidí jako takovou sice zajímavou, ale hračku.

Odpovědět


Re: Máte někdo z vás tušení

Pavel Hudecek,2018-10-30 17:42:23

Přímé využití bude asi tak nějak 0. Je to základní výzkum. A tak se dá spíš očekávat, že výsledkem bude lepší poznání světa a na základě toho za 20 nebo 100 let vznikne něco užitečného.

Aneb dnes bychom si tady nepsali, kdyby před 150 lety jistý Maxwell nesepsal podivné rovnice, které také neměly žádné přímé praktické využití a nepustili bychom si mp3 a Youtube, nezavolali mobilem, ... kdyby před podobnou dobou jistý Fourier nebádal nad tím, jak rozložit periodické funkce na součet sinusovek. A kdyby jistý Pauli a pár dalších před necelými 100 lety nebádali nad základy kvantové mechaniky, možná bychom si teď mohli povídat elektronkovou vysílačkou, v extrémním případě i tranzistorovou, ale gigový paměti a procesory člověkem přenosné velikosti, to asi těžko.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace