В 2018 году новый атомный холодильник запустят для космической станции. Речь идет о Лаборатории холодного атома (CAL), способной охлаждать вещество до одной десятой миллиардной доли выше абсолютного нуля, где теоретически останавливается вся тепловая активность атомов.
При такой температуре атомы теряют свою энергию и начинают двигаться в замедленном темпе. При комнатной температуре атомы отскакивают друга от друга во всех направлениях при скорости в несколько сотен м/с. В CAL они замедляются в миллион раз и конденсируются в уникальные состояния квантовой материи.
CAL – многопользовательский объект, поддерживающий многих исследователей, рассматривающих широкий круг тем. Один из первых экспериментов возглавит Эрик Корнелл – физик из Университета Колорадо. Его команда возьмется за исследования соударений частиц и их взаимодействие друг с другом. Ультра-холодные газы могут содержать молекулы с тремя атомами, но в тысячу раз больше типичной молекулы. Это приводит к низкой плотности («пушистая» молекула»), которая быстро разваливается, если не остается в крайне прохладном состоянии.
В 2001 году Корнелл получил Нобелевскую премию по физике за создание Бозе-Эйнштейновских конденсатов – другое состояние квантовой материи, которое можно изучить внутри CAL. Такие конденсаты представляют собою капли квантовой материи, которые выглядят и ведут себя подобно волнам, существующим при ультра-холодных температурах. В свободном падении конденсаты способны удерживать свои волнообразные формы в течение 5-10 секунд (намного дольше, чем на Земле), что открывает окно в квантовую сферу.
CAL можно использовать для проверки общей теории относительности и квантовой механики. Один из главнейших вопросов в современной физике: «Как им удается работать вместе?». Кроме того, уже планируется использовать CAL для тестирования принципа эквивалентности, утверждающем, что гравитацию и внешнее ускорение нельзя отличить экспериментально. Они собираются повторить эксперимент Галилея, сбросившего пушечные шары с Пизанской башни. Вот только теперь используют атомы.
Ультра-холодные молекулы в двумя атомами можно также задействовать для создания приборов следующего поколения точных гравитационных испытаний с квантовыми газами.