În Bremen, printre siluetele severe ale parcului tehnologic, se înalță o construcție neobișnuită — turnul de cădere liberă al Centrului de Tehnologii Spațiale Aplicate și Microgravitație (ZARM).
Cuprins
Această construcție austeră de 146 de metri a devenit arena unui experiment fizic unic, care ar fi fost aproape imposibil de realizat în orice alt loc de pe Pământ. Tocmai aici, în 2018, a fost înregistrat un fenomen uimitor: un record absolut de frig, cu o temperatură apropiată de zero absolut.
În căutarea tăcerii absolute a materiei
În august 2018, o capsulă de cercetare creată de oamenii de știință ZARM în colaborare cu o serie de universități și agenții spațiale germane a fost aruncată într-un tub vidat al turnului. În timpul căderii libere de aproape zece secunde în interiorul capsulei, s-a format condensul Bose-Einstein (BEK) – a cincea stare a materiei, când atomii se contopesc într-un singur întreg cuantic și se comportă ca o singură particulă.
Temperatura din interiorul acestui nor a scăzut până la uimitoarea valoare de 38 picokelvini – cu doar 0,000000000000000000038 Kelvin peste zero absolut. Este mai rece decât în cele mai înghețate colțuri ale cosmosului, de exemplu, în nebuloasa Boomerang, unde temperatura este de aproximativ -272,15 °C.
„Am creat un sistem în care materia aproape că a încetat să vibreze. Nu este doar un laborator, este o oprire microscopică a timpului”, a remarcat unul dintre participanții la proiect, fizicianul ZARM.
Cum funcționează imponderabilitatea pe Pământ
Gravitația nu poate fi dezactivată, dar poate fi păcălită — cu ajutorul căderii libere. Acest lucru este bine cunoscut de cei care au sărit măcar o dată în apă de pe o turnă. În turnul ZARM, totul este mult mai complicat: aerul este complet pompat, creând un vid, iar capsula este lansată cu o catapultă, ceea ce permite dublarea timpului de „imponderabilitate” – de la 4,75 la 9,5 secunde.
În aceste secunde prețioase, oamenii de știință reușesc să efectueze experimente care sunt imposibile în laboratoarele obișnuite: sub acțiunea gravitației, BEC există fracțiuni de secundă, iar în turn a reușit să fie menținut 2 secunde — de 90 de ori mai mult.
„Această fereastră este ca un cadru încetinit în fizică. Ea permite observarea proceselor fundamentale ale materiei în condiții neobișnuite”, a subliniat doctorul din echipa QUANTUS, partenerul proiectului.
Cosmosul din interiorul capsulei
Cel mai surprinzător lucru este că temperatura record a fost doar un produs secundar. Scopul principal al experimentului a fost acela de a crea un nor de atomi cât mai stabil, cu o viteză minimă de propagare. BEC este ideal pentru astfel de sarcini, ceea ce înseamnă că poate fi utilizat în măsurători de înaltă precizie și în sistemele de navigație ale viitorului.
„Astfel de gaze cuantice sunt cheia către următoarea generație de instrumente capabile să măsoare forța gravitațională, timpul sau chiar deriva materiei cu o precizie inimaginabilă”, a comentat un reprezentant al Institutului Max Planck.
Cercetările din turn au găsit deja ecou în cercurile științifice internaționale. Mai mult, același tip de BEC a fost observat ulterior la bordul ISS, unde a fost posibilă înregistrarea existenței sale timp de o secundă. Oamenii de știință presupun că, dacă tehnologia va fi transferată de pe Pământ în spațiu, în condițiile orbitei, BEC-ul va putea fi menținut până la 17 secunde.
Cine se află în spatele experimentului
La acest proiect a lucrat o echipă unită de specialiști de la Centrul ZARM, Centrul Aerospatial German, Universitatea Leibniz din Hanovra, Universitatea Humboldt din Berlin și Universitatea Gutenberg din Mainz. Împreună, ei au reușit să realizeze una dintre cele mai ambițioase sarcini ale fizicii moderne.
Și, deși rezultatul nu a fost scopul principal al experimentului, tocmai acesta a intrat în istorie. Potrivit oamenilor de știință, norul creat de ei a devenit cel mai rece loc din Univers — și această realizare nu a avut loc undeva în adâncurile cosmosului, ci într-o capsulă științifică aruncată de pe vârful unei turnuri din centrul orașului Bremen.
