NASA‘nın Uluslararası Uzay İstasyonu‘ndaki (ISS) Soğuk Atom Laboratuvarı’nda uluslararası bir bilim ekibi, uzayda ilk kez iki tür atom içeren bir kuantum gazı üretti. Nature dergisinde yayınlanan yeni çalışmada özetlenen bu başarı, şu anda Dünya’da mevcut olan kuantum teknolojilerinin uzaya taşınmasına yönelik bir dönüm noktasına işaret ediyor. Araştırmacılar deneyleri Dünya’dan uzaktan gerçekleştirerek Bose-Einstein yoğunlaşması yaratmak için koşulları manipüle etmeyi başardılar. Bose- Einstein yoğunlaşması, atomik bir gazın mutlak sıfıra yakın ya da -273,15 santigrat derece civarındaki sıcaklıklara soğutulmasıyla oluşan maddenin benzersiz bir kuantum hali olarak ifade edilebilir. Gazın içindeki atomlar bu kadar düşük sıcaklıklarda kendilerine özgü kimliklerini kaybederek tek ve uyumlu bir varlık gibi davranmaya başlayabiliyorlar.
Uzay tabanlı kuantum teknolojisi için önemli bir gelişme
(Atomları yavaşlatarak sıcaklıklarını düşürmek için kullanılan altı adet ince ayarlı lazer.)
Bu yeni kabiliyet sayesinde Soğuk Atom Laboratuvarı artık sadece bireysel atomların kuantum özelliklerini değil, aynı zamanda farklı atom türlerinin kuantum durumunda birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğine ve birleştiğine odaklanan kuantum kimyasını da inceleyebilecek. Bu tür deneyler uzay tabanlı yeni kuantum teknolojilerinin geliştirilmesinin önünü açabilir.
Bilim insanlarının çözmeyi amaçladıkları gizemlerden biri, yerçekiminin kütleleri ne olursa olsun tüm nesneleri aynı şekilde etkilediğini savunan eşdeğerlik ilkesi. Albert Einstein’ın modern yerçekimi fiziğinin belkemiği olan Genel Görelilik Teorisi’nin bir parçası olan bu ilke, atomlar gibi küçük nesnelerin davranışlarını tanımlayan kuantum fiziği yasalarıyla tam olarak örtüşmüyor. Bilim insanları eşdeğerlik ilkesinin atomik ölçeklerde geçerli olup olmadığını görmek için Dünya’da atom interferometreleriyle deneyler yaptılar, ancak bunu Soğuk Atom Laboratuvarı’nda uzayda daha hassas bir şekilde test edebilirler.
Karanlık enerjiyi anlamaya giden bir yol
NASA tarafından finanse edilen Uzayda Ultra Soğuk Atomlar Konsorsiyumu Direktörü Nicholas Bigelow, bilim insanlarının evrenin hızlanan genişlemesinin arkasındaki gizemli itici güç olan karanlık enerjinin doğası hakkında bilgi edinmek amacıyla yerçekimini yüksek hassasiyetle ölçmek için iki atomlu bir interferometre ve kuantum gazları kullanarak deneyler yapmayı planladıklarını söylüyor. Böylece çok çeşitli uygulamalar için hassas sensörlerin geliştirilmesi sağlanabilir. Bigelow’a göre Bose-Einstein yoğunlaşmasındaki bu soğuk atomları jiroskop yapmak için kullanabiliriz. Bu jiroskopların derin uzay navigasyonu için kullanılabilecek sabit bir referans noktası verebileceği de söyleniyor.