Spodbudni rezultati prvega eksperimenta z Bose-Einsteinovim kondenzatom v vesolju

Nemški znanstveniki so objavili rezultate prvih poskusov z Bose-Einsteinovim kondenzatom v vesolju, ki obljubljajo novo generacijo senzorjev za zaznavanje gravitacijskih valov.

Bose-Einsteinov kondenzat (BEC) je eno novodobnih eksotičnih stanj materije, ki jih človek še ni zaobvladal. Nastane takrat, ko plin bozonov ohladimo do temperatur blizu absolutni ničli, zaradi česar vsi delci padejo v eno kvantno stanje, v katerem postanejo neločljivi eden od drugega. Takrat začne takšna snov na makroskopskem nivoju izražati kvantne pojave, zato se BEC pojavlja v razlagah superfluidnosti in superprevodnosti. Čeprav sta ga Satjendra Nat Bose in Albert Einstein teoretično napovedala že v dvajsetih letih prejšnjega stoletja, so ga eksperimentalno prvič ustvarili šele leta 1995. Kondenzat je namreč v gravitacijskem polju Zemlje zelo slabo obstojen, zaradi česar danes poskuse običajno počnejo tako, da naprave v prostem padu mečejo s stolpov. A tudi tako je za eksperimente na voljo le nekaj sekund.

Raziskovalci z nemških univerz so se zato združili na projektu MAIUS 1 in napravo za izdelavo BEC posadili na sondirno raketo, ki je 23. januarja lani poletela z izstrelišča blizu švedske Kirune. Po dvigu na višino 243 kilometrov se je v prostem padu spustila nazaj proti tlom, kar je omogočilo šestminutni interval, v katerem so znanstveniki uspeli oblikovati Bose-Einsteinov kondenzat in na njem opravili kar 110 poskusov.

Z njimi so potrdili primernost BEC za uporabo v naprednem interferometru, ki ne uporablja elektromagnetnih, marveč snovne valove. Po de Brogliu imajo namreč tudi snovni delci svoje valovne dolžine - ki se v BEC zaradi enega kvantnega stanja zreducirajo na eno samo. Snovni valovi so izjemno občutljivi na gravitacijske motnje, s čimer so kot nalašč za merjenje gravitacijskih valov, saj bi bili lahko za nekaj razredov občutljivejši od naprave v observatoriju LIGO. Tako bi jih lahko opažali na frekvencah, pri katerih so danes za nas še nezaznavni. Drugi eksperimenti z Maiusa 1 so se med drugim dotikali tudi gibanja in manipulacije oblaka BEC.

Na MAIUS 1 so kot snov za kondenzat uporabili Rubidij, na prihodnjih dveh odpravah, MAIUS 2 in 3, pa mu bodo dodali Kalij. Raketi naj bi poleteli do konca prihodnjega leta. NASA ima medtem z BEC lastne načrte - letošnjega maja je na Mednarodno vesoljsko postajo poletela naprava Cold Atom Laboratory, ki je poleti tudi že sproducirala lasten kondenzat. Ni pa še povsem jasno, koliko bo nedavna ponesrečena Sojuzova izstrelitev zavrla poskuse z njo.