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玻色愛因斯坦凝聚體首次在太空中產生

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-03瀏覽次數:1313

來自德國的一組科學家首次在一枚研究火箭上成功地在太空中制造了玻色-愛因斯坦凝聚體。2017年1月23日,中歐時間3: 30,MAIUS-1任務從瑞典的ESRANGE空間中心發射。經過詳細的分析,這些結果最近發表在《自然》雜志上。玻色-愛因斯坦凝析油是一種超冷氣體,可以作為零重力下重要測量的起點。在大約15分鐘的火箭飛行中,科學家們成功地進行了大約100次實驗,研究了玻色-愛因斯坦凝聚體的產生和表征及其作為高精度干涉測量基礎的適用性。

超冷量子氣體被用作各種量子技術實驗的來源。科學家們可以利用它們來測量地球的引力場,探測引力波,并以高精度測試愛因斯坦的等效原理。由于這些實驗的精度往往受到超冷原子觀測時間的限制,因此在太空中進行的這些實驗有望顯著提高其靈敏度,因為觀測時間不再受地球重力加速度的限制。

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由萊布尼茲大學漢諾威領導,來自11所德國大學和研究機構的科學家團隊,包括由美因茨約翰內斯古騰堡大學(JGU)物理研究所的Patrick Windpassinger教授領導的團隊,開發并建造了MAIUS的科學有效載荷-1飛行期間收集的任務和數據。 “MAIUS任務的成功不僅證明了我們在遠離實驗室的極端環境中開發的激光系統的高可靠性。它還展示了量子技術,例如德國聯邦教育和研究部(BMBF)采取的舉措。歐盟量子旗艦計劃已達到非常高的技術成熟度,“Windpassinger在他的評論中說。這些實驗使用激光和磁場捕獲原子氣體。在這種情況下,原子氣體由氦原子組成并將其冷卻到溫度因此,科學家們可以觀察凝結物數百毫秒并將其用于測量。絕對零度約為273.15攝氏度。

可靠再現超冷原子生成

科學家在他們發表在“自然”雜志上的論文中表明,他們生成和運輸超冷原子的技術具有高度可重復性。特別是,由所謂的原子芯片產生的磁阱中的原子運動與預測緊密匹配。能夠以這種方式運輸它們將使它們能夠用于更先進的冷卻方案。

Windpassinger集團成員AndréWenzlawski博士說:“這將使我們能夠在未來的任務中實現更低的溫度,甚至更低的絕對零度甚至更低的數萬億。”在如此極冷的溫度下,原子的速度急劇下降。因此,希望在未來的任務中,他們可以觀察幾秒鐘,從而開啟了在地球上無法實現精確測量的可能性。因此,該團隊在實驗測量地球引力場,探測引力波和測試愛因斯坦的等效原理時證明了其基本方法的可行性。

后續任務MAIUS-2和MAIUS-3正在計劃中

研究人員將在后續任務MAIUS-2和MAIUS-3中追求最后提到的應用。這些計劃將在2020年和2021年推出另外兩枚火箭,此外還將研究超冷氦原子,這也將研究鉀原子。比較兩個原子的重力加速度應該衡量未來的等效原理。同樣,調查結果將用于規劃BECCAL,這是NASA與德國航空航天中心(DLR)之間的一個聯合項目,該項目將涉及在國際空間站(ISS)上使用超冷量子氣體的實驗。來自美因茨大學的Patrick Windpassinger教授團隊也將成為該團隊的一員。

MAIUS-1高空研究火箭任務由萊布尼茲大學漢諾威,不來梅大學,約翰內斯古騰堡大學美因茨,漢堡大學,柏林洪堡大學,費迪南德 - 布勞恩研究所,萊布尼茲研究所共同實施。 fürH?chstfrequenztechnik(FBH)位于柏林,達姆施塔特,烏爾姆大學和德國航空航天中心(DLR)。根據德國聯邦議院的決議,DLR太空任務管理部門為德國聯邦經濟事務和能源部資助了該項目。

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