การทดลอง การควบแน่นโพสไอน์สไตน์ สถานีอวกาศอะตอมของอัลตร้าโคลด์ สถานีอวกาศนานาชาติเป็นที่ตั้งของการทดลองในอวกาศอย่างเป็นทางการ อะตอมของอัลตร้าโคลด์ของนาซ่า ได้รับการติดตั้งในห้องทดลองวิทยาศาสตร์ของสถานีในสหรัฐฯ เมื่อปลายเดือนพฤษภาคม และขณะนี้กำลังผลิตเมฆของอะตอมที่เย็นจัดมาก

ซึ่งรู้จักกันในชื่อ ของเหลวผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ มีอุณหภูมิที่สูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งเป็นจุดที่อะตอม ควรหยุดเคลื่อนที่ทั้งหมดในทางทฤษฎี โดยเป็นครั้งแรกที่มีการผลิตผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ในวงโคจร ห้องทดลองอะตอมของ อัลตร้าโคลด์ของนาซ่า จะผลิตเมฆของอะตอมที่เย็น ที่จัดบนสถานีอวกาศนานาชาติ เพื่อทำการทดลองฟิสิกส์ควอนตัมในสภาวะไร้น้ำหนัก

อะตอมจะถูกทำให้เย็นลงจนเย็นกว่าศูนย์ศูนย์สัมบูรณ์ ประมาณ 1 หมื่นล้าน หรือเย็นกว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของห้วงอวกาศประมาณ 10 พันล้านเท่า ที่อุณหภูมิดังกล่าว อะตอมมีพฤติกรรมแปลกๆ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ สามารถตรวจสอบธรรมชาติพื้นฐานของสสารได้ การศึกษากฎพื้นฐานของธรรมชาติ โดยใช้ก๊าซควอนตัมเย็นจัดในสภาวะไร้น้ำหนัก อะตอมเย็นเป็นอนุภาคควอนตัมที่มีอายุการใช้งานยาวนาน และมีการควบคุมอย่างแม่นยำ

ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มในอุดมคติ สำหรับการศึกษาปรากฏการณ์ควอนตัม และการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีควอนตัมที่เป็นไปได้ สิ่งอำนวยความสะดวกของนาซ่าแห่งนี้ เป็นแห่งแรกในอวกาศ ได้รับการออกแบบมาเพื่อพัฒนาความสามารถของนักวิทยาศาสตร์ ในการตรวจวัดแรงโน้มถ่วงที่แม่นยำ ตรวจสอบปัญหาที่มีมายาวนานในฟิสิกส์ควอนตัม ด้วยการศึกษาจักรวาลในระดับที่เล็กที่สุด และสำรวจธรรมชาติที่เหมือนคลื่นของสสาร

โรเบิร์ต ทอมป์สัน นักวิทยาศาสตร์โครงการอวกาศ และนักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการของนาซ่า มีการทดลองผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ บนสถานีอวกาศนั้นเป็นความฝันที่เป็นจริง แต่ก็คุ้มค่ากับการทำงาน เพราะมีสิ่งอำนวยความสะดวกมากมายที่เราสามารถทำได้ นักวิทยาศาสตร์ยืนยัน เมื่อสัปดาห์ที่แล้วว่า โรงงานได้ผลิตผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์จากอะตอมของรูบิเดียม

โดยมีอุณหภูมิต่ำถึง 100 นาโนเคลวิน หรือ 1 ในสิบล้านของหนึ่งเคลวินเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ศูนย์สัมบูรณ์หรือศูนย์เคลวิน เท่ากับ -459 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ -273 องศาเซลเซียส ซึ่งหนาวกว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของอวกาศ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 3 เคลวิน -454 องศาฟาเรนไฮต์ -270 องศาเซลเซียส แต่นักวิทยาศาสตร์ของเคลวิน ตั้งเป้าไว้ต่ำกว่าเดิม และคาดว่า จะมีอุณหภูมิที่เย็นกว่าที่การทดลองของผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์

ที่อุณหภูมิที่เย็นจัดเหล่านี้ อะตอมในผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ เริ่มมีพฤติกรรมไม่เหมือนสิ่งอื่นใดในโลก ในความเป็นจริง ผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ มีลักษณะเป็นสถานะของสสารที่ 5 ซึ่งแตกต่างจากก๊าซ ของเหลว ของแข็ง และพลาสมา ในของเหลวผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ อะตอมทำหน้าที่เหมือนคลื่นมากกว่าอนุภาค ธรรมชาติของคลื่นของอะตอม มักจะสังเกตได้ในระดับจุลทรรศน์เท่านั้น

แต่ผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ ทำให้ปรากฏการณ์นี้มีขนาดมหึมา และทำให้การศึกษาง่ายขึ้นมาก อะตอมที่เย็นจัดทั้งหมดมีสถานะพลังงานต่ำสุด ใช้เอกลักษณ์ของคลื่นเดียวกัน แยกไม่ออกจากกัน เมื่อรวมกันแล้ว เมฆอะตอมก็เหมือนซูเปอร์อะตอมตัวเดียว แทนที่จะเป็นอะตอมเดียว

หัวหน้าวิศวกรของห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น ดาราศาสตร์และฟิสิกส์กรรมการกล่าว ซึ่งดูแลโครงการที่ท้าทาย ตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์ 2017 โดยปกติการทดลองผลควบแน่นโพสไอน์สไต น์ต้องใช้อุปกรณ์เพียงพอ และต้องมีการตรวจสอบที่ใกล้เคียงคงที่ โดยนักวิทยาศาสตร์ ในขณะที่มีขนาดเท่ากับตู้เย็นขนาดเล็ก และสามารถสั่งการจากระยะไกลได้จากโลก

โดยต้องใช้ความพยายามอย่างมาก ในการเอาชนะอุปสรรคทั้งหมด ที่จำเป็นในการผลิตสิ่งอำนวยความสะดวกที่ซับซ้อน ซึ่งทำงานบนสถานีอวกาศ ในปัจจุบันห้องปฏิบัติการผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์แห่งแรก ถูกผลิตขึ้นในปี 1995 แต่ปรากฏการณ์นี้ถูกทำนายครั้งแรก เมื่อ 71 ปีก่อน โดยนักฟิสิกส์ เนื่องจากเป็นคนแรกที่สร้าง และกำหนดลักษณะของผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ในห้องแล็บ

ในช่วงปีแรก การทดลอง บีอีซีหลายร้อยครั้ง ได้ดำเนินการบนโลก ตั้งแต่กลางทศวรรษ 1990 และการทดลองบางรายการยังได้เดินทางไปยังอวกาศ โดยใช้เวลาสั้นๆ บนจรวดที่ส่งเสียง นักวิทยาศาสตร์สามารถดำเนินการศึกษา ผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ทุกวัน ในระยะเวลาอันยาวนาน

ผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์ถูกสร้างขึ้น ในกับดักอะตอม หรือภาชนะที่ปราศจากแรงเสียดทาน ที่ทำจากสนามแม่เหล็ก หรือเลเซอร์โฟกัส บนโลก เมื่อกับดักเหล่านี้ถูกปิดแรงโน้มถ่วงจะดึงอะตอมที่เย็นจัด และสามารถศึกษาได้เพียงเสี้ยววินาทีเท่านั้น สภาวะไร้น้ำหนักที่คงอยู่ของสถานีอวกาศ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ สามารถสังเกตผลควบแน่นโพสไอน์สไตน์แต่ละตัวได้ครั้งละ 5 ถึง 10 วินาที

บทความอื่นที่น่าสนใจ > ยานอวกาศ แรงขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์