Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej udało się uzyskać kondensat Bosego-Einsteina

Recommended Posts

Amerykańskim fizykom udało się uzyskać kondensat Bosego-Einsteina na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Co prawda tamtejsze laboratorium nie osiąga jeszcze tak niskich temperatur, jak instalacje na Ziemi, jednak w przyszłości ISS może stać się idealnym miejscem do testowania kwantowo-mechanicznych grawimetrów i prowadzenia najbardziej precyzyjnych testów zasady równoważności.

Kondensat Bosego-Einsteina to nowy stan skupienia materii. Został on przewidziany przez Sayendrę Natha Bosego i Alberta Einsteina w latach 20. ubiegłego wieku, a otrzymano go dopiero w roku 1995. Z kondensatem mamy do czynienia wówczas, gdy po przekroczeniu temperatury krytycznej znaczna część cząstek zaczyna zachowywać się identycznie, przypominając jedną cząstkę.

Kondensat uzyskuje się zamykając gaz złożony z atomów bozonowych w pułapce magnetycznej i chłodząc go za pomocą lasera. Powstaje kondensat, który jest uwalniany z pułapki, by mógł zachowywać się w sposób naturalny i badany. Eksperymenty takie są jednak poważnie zakłócane przez grawitację. Powoduje ona, że po uwolnieniu z pułapki atomy błyskawicznie opadają i uderzają o podłoże. Dlatego też naukowcy próbują różnych rozwiązań – polegających na zapewnieniu atomom jak najdłuższego swobodnego spadku – by wydłużyć czas pomiędzy uzyskaniem kondensatu a opadnięciem atomów i kontaktem z podłożem. W tym celu kondensaty zrzuca się z wież czy umieszcza na pokładzie samolotów czy rakiet w locie parabolicznym.

Najlepszym miejscem do tego typu eksperymentów byłyby więc warunki jak najmniejszej grawitacji. To nie tylko wydłużyłoby czas badania kondensatu, ale pozwoliłoby stopniowo osłabiać pola magnetyczne pułapki, dzięki czemu atomy powoli by się rozprzestrzeniały i chłodziły do jeszcze niższych temperatur.

Nowe badania zostały przeprowadzone za pomocą Cold Atom Lab (CAL). To laboratorium zostało wyniesione na ISS w 2018 roku i znajduje się na pokładzie amerykańskiego modułu Destiny. Zbudowane kosztem 70 milionów dolarów zdalnie sterowane urządzenie ma objętość zaledwie 0,4 m3, jednak zawiera lasery, magnesy i inne urządzenia potrzebne do uwięzienia, schłodzenia i kontrolowania gazu. Atomy są początkowo przechowywane w centrum komory próżniowej, później transportowane są do "atomowego chipa", na szczycie komory. Układ ten wykorzystuje fale radiowe do odrzucenia cieplejszych atomów, pozostawiając tylko te, których temperatura wynosi mniej niż miliardowa część kelwina.

Robert Thompson, David Aveline i ich koledzy z Jet Propulsion Laboratory wykorzystali CAL do uzyskania kondensatu Bosego-Einsteina z atomów rubidu-87. Kondensat był obecny przez 1,18 sekundy i zauważono w nim wiele odmiennych charakterystyk od analogicznego kondensatu uzyskiwanego na Ziemi. Najważniejszym spostrzeżeniem było stwierdzenie, że niektóre z atomów rubidu pozostały w oddaleniui odl kondensatu i utworzyły wokół niego halo. Atomy te były utrzymywane za pomocą efektu Zeemana. W warunkach ziemskich opadają one na dno pułapki.

Mimo, że CAL to niewielkie zdalnie sterowane urządzenie, to uzyskane w nim kondensaty już teraz dorównują tym najlepszym kondensatom uzyskiwanym w ziemskich warunkach. Jak zauważa Bryntle Barrett z francuskiego Institut d’Optique d’Aquitaine, olbrzymią zaletą eksperymentów na orbicie jest fakt, że potencjalnie można tam zapewnić całe lata swobodnego spadku, co pozwoli naukowcom na ciągłe udoskonalanie parametrów eksperymentów. Dlatego też uczony uważa, że uzyskanie kondensatu Bosego-Einsteina na ISS to znaczący krok w kierunku prowadzenia w przestrzeni kosmicznej wysoce precyzyjnych eksperymentów z kwantowymi gazami.

Specjaliści już mówią o kilku różnych rodzajach takich eksperymentów. Jednak najbardziej obiecującymi z nich będą badania nad atomowymi interferometrami. Takie interferometry pozwoliłyby nie tylko na badanie zjawiska swobodnego spadku, ale posłużyłyby do niezwykle precyzyjnego monitorowania środowiska czy poszukiwania minerałów z przestrzeni kosmicznej.

Barrett mówi, że już teraz w środowisku naukowym pojawiły się propozycje wystrzelenia dedykowanego satelity, który wykorzystywałby kondensat Bosego-Eisteina do badania zjawiska grawitacji. Taki satelita byłby wolny od wibracji obecnych na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W tej dekadzie będziemy świadkami realizacji części z tych ekscytujących propozycji, stwierdza uczony.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jak to " tamtejsze laboratorium nie osiąga jeszcze tak niskich temperatur, jak instalacje na Ziemi" - a nie wystarczy wystawić go za okno? :) 

Czego jak czego, ale niskich temperatur chyba w kosmosie nie brakuje.

Share this post


Link to post
Share on other sites
38 minut temu, mcezar napisał:

a nie wystarczy wystawić go za okno? :) 

Zależy po której stronie. Jeśli po stronie zacienionej, to wystarczy. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 minut temu, Astro napisał:

Jeśli po stronie zacienionej, to wystarczy.

Raczej nie wystarczy :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Się nie znam, ale warto zapytać Nikanora Iwanowicza Bosego. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 19.06.2020 o 12:27, Astro napisał:

Się nie znam, ale warto zapytać Nikanora Iwanowicza Bosego.

W cieniu iss to aż -160sc więc raczej za gorąco. A nawet jeśli odlecieć gdzieś daleko żeby osiągnąć temperaturę tła to i tak słabo w porównaniu z naziemnymi instalacjami gdzie można zejść do uK.

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 18.06.2020 o 15:50, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Robert Thompson, David Aveline i ich koledzy z Jet Propulsion Laboratory wykorzystali CAL do uzyskania kondensatu Bosego-Einsteina z atomów rubidu-87. Kondensat był obecny przez 1,18 sekundy i zauważono w nim wiele odmiennych charakterystyk od analogicznego kondensatu uzyskiwanego na Ziemi. Najważniejszym spostrzeżeniem było stwierdzenie, że niektóre z atomów rubidu pozostały w oddaleniu od kondensatu i utworzyły wokół niego halo.

Robert Thompson, David Aveline i ich koledzy z Jet Propulsion Laboratory odkryli bardzo ważną właściwość atomów - w trakcie doświadczenia odkryli potencjałowe powłoki, dzięki którym istnieje stabilna postać materialnych struktur. Odkryli wypadkowe sferyczne powłoki o bardzo dużych promieniach, które są wynikiem sumowania się powłok neuronów i protonów. Dzięki powłokom o najmniejszych promieniach (czyli powłokom jądrowym) powstają atomy, a dzięki następnej rodzinie powłok (powłok molekularnych) z atomów tworzą się molekuły różnych związków chemicznych. Na ten temat można więcej poczytać w art. "Istota fundamentalnych cząstek materii i oddziaływań" na http://pinopa.narod.ru/11_C3_Protoelektron.pdf.

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 19.06.2020 o 12:27, Astro napisał:

Się nie znam, ale warto zapytać Nikanora Iwanowicza Bosego. ;)

Szczerze mówiąc, nie zrozumiałem, dlaczego jego, a nie Satyendry Nath Bosego;) W obu przypadkach nie ma pewności, czy odpowiedzą (obstawiałbym, że w przypadku pierwszego prawdopodobieństwo jest mniejsze), a za to w przypadku drugiego przynajmniej wiadomo, że jeśli odpowie, to mając dostęp do wiedzy znacznie wykraczającej poza współczesną fizykę;)

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 godzin temu, darekp napisał:

obstawiałbym, że w przypadku pierwszego prawdopodobieństwo jest mniejsze

Ciekawe, choć osobiście obstawiałbym Nietzschego. Ciężko w jakikolwiek rozsądny sposób zdefiniować tu prawdopodobieństwo. ;)

Cytat

Zawsze był pan zagorzałym głosicielem teorii, według której po odcięciu głowy życie człowieka się urywa, człowiek zamienia się w proch i odchodzi w niebyt. Miło mi zakomunikować panu w obecności mych gości, aczkolwiek mogą oni posłużyć jako dowód prawdziwości zgoła innej teorii, że teoria pańska jest równie solidna, jak błyskotliwa. Zresztą wszystkie teorie są siebie warte. Jest między nimi i taka, która głosi, że każdemu będzie dane to, w co wierzy. Niech się zatem tak stanie. Pan odchodzi w niebyt, a ja, wznosząc toast za istnienie, z radością spełnię ten kielich, w który pan się przekształci.

;)

6 godzin temu, darekp napisał:

dlaczego jego, a nie Satyendry Nath Bosego;)

Dlaczego nie? W końcu nie proponowałem Proleżniewa. :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki nowemu sposobowi kontroli rozszerzania się materii w swobodnie opadającym kondensacie Bosego-Einsteina udało się zanotować najniższą z zarejestrowanych temperatur. Naukowcy z Niemiec i Francji obrazowali spadek kondensatu przez ponad 2 sekundy. Zanotowali przy tym temperaturę 38 pikokelwinów (10-12 K). Tak niskiej temperatury nigdy wcześniej nie udało się uzyskać. To znacznie chłodniej niż w przestrzeni kosmicznej, której średnia temperatura wynosi 2,7 K.
      Opracowana przez naukowców metoda umożliwi też lepsze pomiary stałej grawitacji, a być może stanie się alternatywną metodą wykrywania fal grawitacyjnych.
      Kondensat Bosego-Einsteina to występujący w bardzo niskich temperaturach taki stan skupienia materii, w którym tworzące kondensat atomy zachowują się bardziej jak fale, a nie jak cząstki. Fale te nakładają się na siebie, przez co kondensat zachowuje się jak jedna cząstka. Istnienie takiego stanu materii przewidzieli w 1924 roku Satyendra Nath Bose i Albert Einstein. Po raz pierwszy udało się go uzyskać w 1995 roku. Od tamtej pory laboratoria, które są w stanie go wytworzyć, wykorzystują kondensat do badania kwantowej natury materii. Badania takie prowadzi się, na przykład, za pomocą interferometru atomowego, wykorzystującego falową naturę atomów. Badania prowadzi się na swobodnie opadającym kondensacie Bosego-Einsteina, uwolnionym z pułapki magnetycznej. Jednak zaraz po uwolnieniu kondensatu z pułapki do głosu dochodzą siły oddziałujące pomiędzy cząstkami, które szybko zamieniają się w energię kinetyczna cząstek. Kondensat zaczyna się rozszerzać i jego obserwacja staje się niemożliwa.
      Dlatego też kluczową kwestią jest ograniczenie rozszerzania się kondensatu. Obecnie stosowane metody pozwalają na efektywną kontrolę kondensatu wzdłuż jego średnicy, ale nie w osi jego swobodnego spadku.
      W ramach swoich najnowszych badań francusko-niemiecki zespół badawczy zmienił pole magnetyczne w pułapce na oscylujące, zmieniające kształt z kuli w cienką elipsę. Kondensat uwalniany jest w takim momencie, by jego rozszerzanie się wzdłuż osi spadku było jak najmniejsze.
      Podczas eksperymentów zespół Ernsta Rasela z Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze wykorzystał 110-metrową wieżę w Bremie. To wyspecjalizowana budowla służąca badaniom nad swobodnym spadkiem i mikrograwitacją. Uczeni rozpoczęli eksperyment od utworzenia kondensatu Bosego-Einsteina złożonego z około 100 000 atomów rubidu. Kondensat był następnie poddawany swobodnemu spadkowi, który trwał 4,74 sekundy. W czasie spadku był obrazowany za pomocą lasera i kamery. Gdy kondensat opadał bez wykorzystania żadnych technik jego kontrolowania, ulegał degradacji już po 160 milisekundach. Jednak, gdy naukowcy wykorzystali swoją technikę kontroli, byli w stanie obrazować kondensat przez ponad 2 sekundy, a osiągnięta w nim temperatura wyniosła rekordowo niskie 38 pK.
      Naukowcy nie powiedzieli jednak ostatniego słowa. Twierdzą bowiem, że dzięki bardziej złożonej architekturze soczewek magnetycznych można będzie lepiej kontrolować kondensat. Pomóc też może zmniejszenie liczby atomów w kondensacie. Ich zdaniem można by dzięki temu osiągnąć temperaturę nawet 14 pK. Problemem może być jednak za mała liczba atomów, przez co kondensat szybko stanie się zbyt rzadki, by można było go obserwować.
      Fizyk Florian Schreck w Amsterdamu pochwalił osiągnięcia kolegów stwierdzając, że to znaczący krok w kierunku badań kondensatu Bosego-Eisteina w warunkach umożliwiających swobodny spadek. Uczony dodał, że bardzo interesujące będzie zastosowanie atomów strontu w miejsce atomów rubidu, gdyż to właśnie stront uważany jest za ten pierwiastek, który pozwoli na wykorzystanie interferometrów atomowych w roli wykrywaczy fal grawitacyjnych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dom aukcyjny Christie's wystawia na sprzedaż wino Pétrus 2000, które przez 14 miesięcy dojrzewało na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (MSK). W skład oferowanego w ramach tzw. private sale zestawu wchodzą również skrzynka, butelka "zwykłego" wina Pétrus 2000, dekanter oraz korkociąg wykonany z meteorytu.
      To jedna z 12 butelek, które zostały wysłane na Stację przez firmę Space Cargo Unlimited w ramach programu Mission WISE. To finansowany przez Space Cargo Unlimited projekt badań nad żywnością i rolnictwem.
      Po powrocie butelek z ISS były one analizowane i testowane przez grupę specjalistów, którzy prowadzili badania na Uniwersytecie w Bordeaux. Porównywali oni to wino z butelkami, które nie opuszczały Ziemi. Jane Anson, która była w grupie badawczej, mówi, że wino było wyraźnie inne od tego, które pozostało na Ziemi.
      Wystawiona na aukcję butelka będzie jedyną, która zostanie sprzedana. Trzy wykorzystano podczas badań, a osiem pozostałych będzie przechowywanych na potrzeby przyszłych badań.
      Nie ma zbyt wielu win, które mogą dojrzewać przez 60, 70 czy więcej lat. A Petrus jest jednym z nich, mówi Anson.
      Chateau Petrus produkuje rocznie zaledwie 30 000 butelek, a wino tej wytwórni należy do jednych z najdroższych na świecie. Butelki z roku 2000 sprzedają się zwykle po około 6000 USD. Specjaliści z Christie's szacują, że wino z kosmosu osiągnie kosmiczną cenę 1 miliona dolarów. Dochód ze sprzedaży posłuży do finansowania kolejnych przedsięwzięć Mission WISE.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Załogowa kapsuła kosmiczna Starliner produkcji Boeinga ma polecieć na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) nie wcześniej niż 30 czerwca. Będzie to drugi bezzałogowy test tej kapsuły. Pierwszy, nieudany, odbył się w grudniu 2019 roku. Jeśli misja OFT-2się powiedzie, Boeing może już w niedalekiej przyszłości stać się drugą prywatną firmą, która będzie woziła astronautów na ISS.
      W grudniu 2019 roku Starliner nie dotarł do Stacji z powodu problemów technicznych. Później pojawiły się kolejne problemy, które opóźniły następne testy. Boeing zarówno miał kłopot ze spełnieniem wymogów NASA. Był też problem ze znalezieniem odpowiedniego terminu i wolnego doku na ISS, na którą zaczęły latać pojazdy SpaceX.
      Ostatnio Boeing przeprowadził pięciodniową symulację misji, która potwierdziła, że oprogramowanie i sprzęt działają jak należy.
      Boeing i SpaceX to dwie prywatne firmy, które podpisały z NASA kontrakty na misje załogowe na Międzynarodową Stację Kosmiczną. SpaceX wykonał dotychczas dwa takie loty. Jeśli OFT-2 się powiedzie, to prawdopodobnie w przyszłym roku astronauci polecą na ISS na pokładzie Starlinera.
      Już w latach 70. ubiegłego wieku NASA zaczęła badać możliwość udostępnienia swoich stanowisk startowych i usług prywatnym przedsiębiorcom. Pozwoliłoby to bowiem obniżyć rosnące koszty infrastruktury konieczniej do prowadzenia misji kosmicznych. W czasach prezydenta Reagana, w 1984 roku, Kongres USA uchwalił ustawę Commercial Space Launch Act. W jej ramach NASA współpracuje z prywatnym przemysłem i ułatwia mu komercjalizację przestrzeni kosmicznej oraz technologii kosmicznych.
      W 2011 roku zrezygnowano z prowadzonego od 30 lat programu promów kosmicznych. NASA, chcąc skupić się na eksploracji dalszych części Układu Słonecznego, postanowiła że kwestię prac w pobliżu Ziemi pozostawi prywatnym firmom. W wyniku wieloetapowego procesu selekcji w roku 2014 zdecydowano, że to firmy SpaceX oraz Boeing będą realizowały wart 6,8 miliarda USD program Commercial Crew Transportation Capability.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Astronauci biorący udział w misji Crew-1, która na pokładzie kapsuły SpaceX Crew Dragon polecieli na Międzynarodową Stację Kosmiczną, pobili amerykański rekord, który utrzymywał się od 47 lat.
      Michael Hopkins, Shannon Walker, Victor Glover z NASA oraz Soichi Noguchi z JAXA są najdłużej przebywającą w przestrzeni kosmicznej załogą wysłaną z terenu USA. W niedzielę 7 lutego zakończyli 85. dzień pobytu w przestrzeni kosmicznej. Poprzedni rekord, wynoszący 84 dni, został ustanowiony w 1974 roku przez załogę Skylab 4. Była to  ostatnia misja załogowa na pierwszą stację kosmiczną NASA, Skylab. Od tamtej pory żaden amerykański astronauta wystrzelony z terenu USA nie przebywał w przestrzeni kosmicznej dłużej niż załoga misji Skylab 4. Udało się to dopiero załodze Crew-1. Dłuższe pobyty mają na swoim koncie ci astronauci NASA, którzy byli wystrzeliwani z terenu innych krajów.
      Astronauci Crew-1 pozostaną na ISS w sumie przez pół roku. W kwietniu SpaceX wystrzeli misję Crew-2, która zastąpi obecną załogę Stacji.
      Światowym rekordzistą pod względem długości pobytu w kosmosie w czasie pojedynczej misji jest rosyjski kosmonauta Walerii Polakow, który w drugą ze swoich kolejnych misji został wystrzelony 8 stycznia 1994 roku, a wylądował 22 marca 1995 roku, ustanawiając niepobity dotychczas rekord 437,7 dnia. Natomiast człowiekiem, który łącznie najdłużej przebywał w przestrzeni kosmicznej jest Rosjanin Giennadij Padałka. W ciągu 5 misji spędził on 878,5 doby w przestrzeni kosmicznej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzisiaj o godzinie 1:27 czasu polskiego z Przylądka Canaveral na Florydzie, ze słynnego Launch Complex 39A, wystartowała misja SpaceX Crew-1. To pierwsza pełnoprawna misja załogowa SpaceX zrealizowana na zlecenie NASA. Na pokładzie kapsuły Crew Dragon znaleźli się astronauci Michael Hopkins, Victor Glover i Shannon Walker z NASA oraz Soichi Noguchi z JAXA.
      NASA dotrzymuje obietnicy danej Amerykanom i naszym międzynarodowym partnerom. We współpracy z amerykańskim prywatnym przemysłem zapewniamy bezpieczny, wiarygodny i ekonomiczny transport na Międzynarodową Stację Kosmiczną. To ważna misja dla NASA, SpaceX i JAXA, powiedział szef NASA, Jim Bridenstine.
      Kapsuła Crew Dragon o nazwie Resilience zadokuje do Międzynarodowej Stacji kosmicznej jutro około godziny 5 czasu polskiego. Astronauci pozostaną na pokładzie ISS przez pół roku.
      Jesteśmy bardzo dumni z naszej pracy. Falcon 9 wyglądał wspaniale. Dragon osiągnął idealną orbitę po około 12 minutach od startu, powiedziała Gwynne Shotwell, dyrektor SpaceX.
      Misja Crew-1 to pierwsza z sześciu załogowych misji, jakie NASA zamówiła w SpaceX w ramach swojego Commercial Crew Program. Misja już zapisała się w historii. Jest to bowiem pierwsza regularna misja wykonana na certyfikowanym przez NASA (i jakąkolwiek inną agencję kosmiczną) pojeździe prywatnej firmy, który ma posłużyć odbywaniu regularnych misji tego typu. Po raz pierwszy też na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przez dłuższy czas będzie przebywało aż 7 astronautów, co powinno zaowocować większą liczbą badań naukowych. Załoga SpaceX Crew-1 dołączy do znajdujących się obecnie na MSK Siegrieja Ryżikowa i Siergieja Kud-Swierczkowa z Roskosmosu oraz Kate Rubins z NASA.
      Podczas lotu nad Crew Dragonem czuwa centrum kontroli lotu SpaceX w Hawthorne, natomiast za przygotowanie MSK do przyjęcia Crew Dragona odpowiada centrum kontroli lotu NASA w Johnson Space Center w Houston.
      Załoga Crew-1 pozostanie na Stacji do wiosny przyszłego roku. Ich misja będzie najdłuższą misją załogową wystrzeloną dotychczas z terenu USA. Zgodnie z wymaganiami NASA kapsuła Crew Dragon może pozostać w przestrzeni kosmicznej przez co najmniej 210 dni.
      Na pokładzie kapsuły znalazło się też ponad 200 kilogramów zaopatrzenia i sprzętu naukowego. Załoga zajmie się m.in. badaniami wpływu diety na zdrowie osób przebywających w kosmosie, wpływu misji kosmicznych na mózg, badaniami roli mikrograwitacji na różne tkanki i organy organizmu itp. itd. W czasie pobytu na MSK astronauci przyjmą wiele bezzałogowych misji zaopatrzeniowych organizowanych zarówno za pomocą kapsuły Dragon SpaceX, jak i kapsuł Cygnus Northropa Gummana i CST-100 Starliner Boeinga. W międzyczasie dojdzie też do wymiany dotychczasowej załogi stacji na nową, która przyleci na pokładzie rosyjskiego Sojuza. Wiosną 2021 roku powitają zaś kolejną misję SpaceX Crew Dragon.
      Po zakończeniu Crew-1 załoga wsiądzie na pokład Crew Dragona, który automatycznie odłączy się od Stacji. Kapsuła wyląduje na wodach na wschód od Florydy lub w Zatoce Meksykańskiej.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...