Немецкие ученые впервые заставили скопления атомов вести себя как волны в условиях невесомости. Также они провели первые опыты по атомной интерферометрии – проследили, как эти атомные волны взаимодействуют друг с другом. Это поможет создать сверхчувствительные детекторы гравитационных волн, говорится в статье в научном журнале Nature Communications.
Опыты исследователей из Германии заставили скопления атомов вести себя как волны в условиях невесомости. В науке такое произошло впервые. Ученые дополнили исследование опытом по атомной интерферометрии. Они проследили взаимодействие атомных волн. Это исследование поможет в создании сверхчувствительных детекторов гравитационных волн, заявили авторы.
«Мы создали технологическую основу для опытов по космической атомной интерферометрии и показали, что эти эксперименты возможны не только на Земле, но и в безвоздушном пространстве, если использовать для этого конденсат Бозе – Эйнштейна», – прокомментировал соавтор исследования, профессор Майнцского университета Патрик Виндпассингер.
Что из себя представляет конденсат Бозе – Эйнштейна? Это особая квантовая материя, которая похожа на газ и жидкость одновременно. Ее состав – большое количество охлажденных почти до абсолютного нуля атомов. Этот конденсат ведет себя как один огромный атом. Поскольку он подчиняется законам квантовой физики, ученые могут манипулировать им и экспериментировать с его свойствами.
Физики давно интересовались, как изменится конденсат, если он окажется в космосе. Реализация такого опыта крайне сложна технически и затратна.
Ученые отправили конденсат в космос на борту спутника MAIUS-1 и провели первый в истории опыт по атомной интерферометрии в космосе.
Атомные интерферометры – это приборы, внутри которых скопления атомов, в том числе конденсат Бозе – Эйнштейна, начинают вести себя не как отдельные частицы, а как волна.
С их помощью можно наблюдать взаимодействие таких волн и влияние на них различных факторов, таких как гравитация. Это даст возможность увеличения чувствительности детекторов гравитационных волн.
В ходе опыта Виндпассингер и его коллеги создали внутри MAIUS-1 два скопления конденсата Бозе – Эйнштейна, а затем расщепили облако из атомов рубидия короткими вспышками лазера, и столкнули их друг с другом. Оказалось, что атомные «волны», как и предполагали ученые, взаимодействовали друг с другом. Они изменили поведение после сближения с другим скоплением конденсата.
Результаты эксперимента могут дать толчок к созданию сверхчувствительных датчиков гравитационных волн, а также вызвать необходимость проверки принципа эквивалентности – одного из ключевых постулатов теории относительности.
