Ultrakolde atomer på ISS skaber ny viden
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ultrakolde atomer på ISS skaber ny viden

Den amerikanske astronaut Christina Koch arbejder med Cold Atom Lab på ISS. Illustration: NASA

Atomfysik ved lave temperaturer er flyttet ud i rummet, hvor temperaturen i et instrument på Den Internationale Rumstation (ISS) lejlighedsvis kommer under 100 nanokelvin.

Ved så lave temperaturer kan mange atomer med heltalligt spin alle befinde sig i den lavest mulige kvantetilstand. Sådanne atomer er bosoner – som også fotoner og Higgsbosonen eksempelvis er det – og tilstanden kaldes et Bose-­Einstein-kondensat (BEC).

Eksistensen af en sådan tilstand blev forudsagt af Albert Einstein og den indiske fysiker Satyendra Nath Bose for næsten 100 år siden, men første gang opnået i 1995 ved en temperatur på 170 nanokelvin. Den præstation udløste en Nobelpris i fysik i 2001.

BEC anvendes til en lang række studier inden for atomfysik og blev bl.a. benyttet af danske Lene V. Hau i 1999, da hun gennemførte sine banebrydende forsøg med at reducere lysets hastighed til cykeltempo. I dag fremstilles BEC rutinemæssigt i laboratorier verden over. Mere interessant er det, at det nu også sker på ISS.

»Det er en bemærkelsesværdig teknologisk bedrift, som baner vejen for fundamentale studier af kvantegasser og ultrapræcis atom­interferometri,« bemærker Maike Lachmann fra Leibniz Universität Hannover i denne uges Nature i en kommentar til en videnskabelig artikel af Robert Thompson m.fl. fra Jet Propulsion Laboratory.

Det første BEC i rummet er undersøgt med Cold Atom Laboratory (CAL), som blev installeret på ISS i juni 2018. Det fjernstyres fra Californien, og astronauterne har kun meget begrænset arbejde med det.

Atomskyen består af ca. 50.000 rubidium-87-atomer, som har en BEC-tilstand under en kritisk temperatur på 130 nanokelvin, som dannes ved først at fange atomerne i en magnetisk fælde.

Et BEC som en bobleskal

På Jorden er man nødt til at bruge en såkaldt ‘dyb’ fælde, for at tyngdekraften ikke skal trække kondensatet fra hinanden, mens det samles. På rumstationen kan man, som det nu er eftervist, bruge en svagere fælde, som bl.a. betyder, at atom­skyens bølgeegenskaber kan opretholdes, når den frigives fra fælden.

Det gør det muligt at studere atom­interferometri baseret på stofbølger, som kan være af interesse for satellitnavigation og jord­observation. Når tyngdekraften er sat ud af spillet, er det også muligt at danne BEC med former, der ikke er mulige på Jorden – f.eks. en, der minder om en bobleskal. På Jorden vil tyngdekraften trække alle atomer nedad i boblen, så de ikke kan danne en lukket overflade.

Der er allerede planer om en efterfølger for CAL. Sammen med den tyske rumforskningsorganisation DLR arbejder Nasa på et instrument kaldet BECCAL (Bose Einstein Condensate Cold Atom Laboratory).

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten