آیا سردترین نقطه جهان در ایستگاه فضایی چین ساخته شد؟

به گزارش مجله خبری نگار/خبرنامه دانشجویان ایران،دانشمندان چینی با سردکردن اتم‌ها تا دمای ۹.۷ پیکوکلوین در ایستگاه فضایی تیانگونگ، رکورد تازه‌ای در دستیابی به دما‌های فوق‌العاده پایین ثبت کردند؛ دستاوردی که می‌تواند راه را برای آزمایش‌های دقیق‌تر در فیزیک کوانتومی و بررسی قوانین بنیادین گرانش هموار کند. گروهی از پژوهشگران چینی موفق شدند ابری متشکل از حدود ۲۰ هزار اتم روبیدیوم را در شرایط بی‌وزنی ایستگاه فضایی تیانگونگ به دمای معادل ۹.۷ پیکوکلوین برسانند؛ دمایی که حدود یک‌چهارم رکورد قبلی محسوب می‌شود. برای درک مقیاس این دستاورد، هر پیکوکلوین برابر با یک‌تریلیونم کلوین است. چنین دمایی به صفر مطلق، یعنی منفی ۲۷۳.۱۵ درجه سانتی‌گراد، بسیار نزدیک است.

این دستاورد با استفاده از پدیده‌ای به نام «چگالش بوز–اینشتین» به دست آمده است؛ حالتی خاص از ماده که در آن اتم‌ها در دما‌های بسیار پایین، رفتاری جمعی پیدا می‌کنند و مانند یک موج کوانتومی واحد عمل می‌کنند. چنین شرایطی امکان مطالعه پدیده‌های کوانتومی را در مقیاسی بزرگ‌تر از رفتار تک‌اتم‌ها فراهم می‌کند. چرا این آزمایش در فضا انجام شد؟ گرانش زمین یکی از موانع اصلی دستیابی به چنین دما‌هایی است. روی زمین، نیروی گرانش باعث حرکت و جابه‌جایی ابر اتمی می‌شود و مدت‌زمانی را که دانشمندان می‌توانند آن را در شرایط پایدار بررسی کنند، محدود می‌کند. اما در ایستگاه فضایی، شرایط ریزگرانش امکان کنترل بهتر اتم‌ها و مشاهده طولانی‌تر رفتار آنها را فراهم می‌کند. پژوهشگران توانستند انبساط ابر اتمی را پس از رهاسازی از تله لیزری، به مدت هفت ثانیه در سه بُعد دنبال کنند. رکورد قبلی در این حوزه ۳۸ پیکوکلوین بود که در یک برج سقوط آزاد در آلمان ثبت شده بود. آزمایشگاه اتم سرد ناسا در ایستگاه فضایی بین‌المللی نیز پیش‌تر به دمای ۵۲ پیکوکلوین دست یافته بود.

اهمیت این دستاورد صرفاً ثبت یک رکورد جدید نیست. پژوهشگران امیدوارند این فناوری در آینده به ساخت ابزار‌های بسیار دقیق برای اندازه‌گیری شتاب، میدان گرانشی زمین و بررسی برخی اصول بنیادی فیزیک کمک کند. یکی از کاربرد‌های احتمالی، ساخت تداخل‌سنج اتمی فضایی است؛ دستگاهی که با استفاده از رفتار موجی اتم‌ها می‌تواند تفاوت‌های بسیار کوچک در حرکت و اثر گرانش را اندازه‌گیری کند. این آزمایش همچنین می‌تواند زمینه را برای شبیه‌سازی سامانه‌های کوانتومی و مطالعه حالت‌های ناشناخته ماده فراهم کند. نتایج این پژوهش پنجم نوامبر ۲۰۲۶ (۱۴ آبان ۱۴۰۵) در مجله علمی «ساینس» منتشر شده است. البته دمای ۹.۷ پیکوکلوین، دمای معادل محاسبه‌شده از رفتار و انبساط ابر اتمی است، نه دمای کل ایستگاه فضایی یا تجهیزات آزمایشگاهی.