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차가운 원자 실험실 만들기
올 여름, 얼음 가슴 크기의 상자가 국제 우주 정거장 (ISS)으로 여행 할 것입니다. 그곳에 도착하면, 그것은 우주에서 가장 차가운 지점이 될 것입니다. 그것은 우주보다 1 억 배 이상 차가운 곳입니다. 전자기 "나이프", 레이저 및 진공 챔버와 같은 상자 안의 장비는 가스 입자가 거의 움직이지 않을 때까지 속도를 늦추어 절대 영도 위의 10 억 배 정도 증가시킵니다.
이 상자와 그 도구는 콜드 원자 연구소 (Cold Atom Laboratory, CAL)라고 합니다. CAL은 NASA의 지원을받는 제트 추진 연구소 (JPL)에서 개발했습니다. 현재 JPL에서 CAL은 최종 조립 단계에 있으며 2017 년 8 월로 예정된 우주 여행 준비를하고 있습니다. CAL은 SpaceX CRS-12에서 타기를 할 예정입니다.
ISS의 우주 공간에 일단 도착하면 5 개의 과학 팀이 CAL을 사용하여 실험을 수행 할 계획입니다. 그 중에는 1995 년 실험실 환경에서 Bose-Einstein 응축 물을 만들었던 노벨상을 수상한 과학자 중 한 명인 Eric Cornell이 이끄는 팀이 있습니다.
극한의 온도로 냉각 된 원자는 고유 한 상태를 형성 할 수 있습니다 : Bose-Einstein 응축 물. 이 상태는 양자 물리학의 법칙 이 대신하고 우리는 물결처럼 행동하고 입자처럼 덜컹 거릴 수 있기 때문에 과학적으로 중요합니다. 그러나 중력이 원자를 땅쪽으로 움직이게하기 때문에 파도처럼 함께 움직이는 원자 행이 지구상에서 몇 초 만에 관찰 될 수 있습니다. CAL은 이러한 신비한 파형을 더 오래 관찰하기 위해 새로운 저온을 구현합니다.
암흑 물질 - 나사
NASA는 우주에서 Bose-Einstein 응축 물을 관측하거나 만들지 않았지만, 극도로 차가운 원자는 국제 우주 정거장에서 자유 낙하하는 동안 파동 형을 오래 유지할 수 있습니다. JPL 프로젝트 과학자 인 Robert Thompson은 CAL이 Bose-Einstein 응축 물을 5 초에서 10 초 동안 관찰 할 수 있다고 믿습니다. 그는 또한 CAL의 기술 개선으로 인해 수백 초의 관측 시간이 허용 될 수 있다고 생각합니다.
"이러한 저온 원자의 연구는 물질에 대한 우리의 이해와 중력의 근본적인 성격을 바꿀 수 있습니다. " 라고 Thompson은 말했습니다 . "차가운 원자 실험실과 함께 할 실험은 우리에게 우주의 가장 보편적 인 힘의 일부인 중력과 암흑 에너지에 대한 통찰력을 우리에게 줄 것 입니다."
이 실험은 잠재적으로 우주선 탐색을위한 양자 컴퓨터, 센서 및 원자 시계 등 향상된 기술로 이어질 수 있습니다. CAL의 JPL 대리인 프로젝트 매니저 인 Kamal Oudrhiri는 암 에너지 탐지 어플리케이션을 "특히 흥미로운 것"이라고 언급합니다. 현재의 물리 모델은 우주가 약 68 %의 암흑 에너지, 27 %의 암흑 물질 및 5 %의 보통 물질이라는 것을 나타냅니다.
"이것은 현재의 모든 기술을 사용하더라도 우주의 95 %까지 눈이 멀다는 것을 의미 합니다 "라고 Oudrhiri는 말했습니다 . "갈릴레오 최초의 망원경의 새로운 렌즈처럼, 콜드 아톰 연구소의 초 감도 차가운 원자는 알려진 물리의 국경 너머로 많은 신비를 열 수있는 잠재력을 가지고 있습니다."