Almanya’daki bilim insanları, bir araştırma roketinde uzayda ilk kez bir Bose-Einstein Yoğuşması yaratmayı başardı. MAIUS-1 misyonu İsveç’teki Esrange Uzay Merkezi’nden 23 Ocak 2017 günü Orta Avrupa Saati’nde 3:30’da uzaya fırlatılmıştı.Ayrıntılı bir analizden sonra, sonuçlar Nature Dergisi’nde “Uzay-Bose-Einstein Hassas İnterferometri İçin Yoğunlaşma” başlığıyla yayınlandı.
Ultra-karbonlu bir gaz olan Bose-Einstein Kondensi; sıfır yerçekiminde önemli ölçümler yapmak için bir başlangıç noktası olarak kullanılabilir. Yaklaşık 15 dakikalık roket uçuşu sırasında, bilim insanları; Bose-Einstein Kondensatı’nın üretimi, karakterizasyonu ve bunun yüksek hassasiyetli interferometre için bir dayanak olarak uygunluğu konusunda yaklaşık 100 deney gerçekleştirmeyi başardılar.
Ultracold kuantum gazları; çeşitli kuantum teknolojik deneyler için bir kaynak olarak kullanılmaktadır. Bilim insanları, yerçekimi alanını ölçmek, yerçekimsel dalgaları tespit etmek ve Einstein’ın Denklik İlkesini yüksek hassasiyetle test etmek için kullanabilirler. Bu deneyler genellikle ultracold atomlarının ne kadar uzun süre gözlemlenebildiğine bağlı olarak sınırlı olduğu için; onlara uzaydaki hassasiyetlerini önemli ölçüde artırma sözü verir. Çünkü gözlem süreleri artık Dünya’daki yerçekimi ivmesi ile sınırlı değildir.
Rubidyum Atomları İçin Manyetik Alan
Leibniz Üniversitesi ve Johannes Gutenberg Üniversitesi Mainz (JGU) Fizik Enstitüsü tarafından yönetilen, onbir Alman Üniversitesi ve Araştırma enstitüleri bilim insanlarından oluşan ekip; MAIUS-1 ‘in uçuşu sırasında toplanan verilerle bilimsel yükünü geliştirdi ve inşa etti.Profesör Patrick Windpassinger: “MAIUS misyonunun başarısı sadece geliştirdiğimiz lazer sisteminin laboratuvardan uzak ortamlarda son derece güvenilir olduğunu kanıtlamakla kalmıyor; aynı zamanda Alman Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (BMBF) tarafından yürütülen inisiyatifler; kuantum teknolojilerinin de olduğunu gösteriyor.”
Deneyler, bu durumda rubidyum atomlarından oluşan bir atom gazı yakalamak için lazerler ve manyetik alanlar kullanır ve bunu mutlak sıfırın üzerinde bir derece birkaç milyarın içinde sıcaklıkla soğutur. Sonuç olarak, bilim insanları birkaç yüz milisaniyede kondensi gözlemleyebilir ve ölçüm yapmak için kullanabilirler. Mutlak sıfır eksi 273.15 santigrat derece civarındadır.
Böylece ultracold atom üretimi güvenilir bir şekilde yeniden üretilebilir. Nature Dergisinde yayınlanan makalelerinde, bilim insanları; ultracold atomlarının üretilmesi ve taşınması için tekniklerinin yüksek oranda tekrarlanabilir olduğunu göstermektedir. Çalışmalarda özellikle; atom çipinin sözde bir atom çipiyle oluşturduğu atomların hareketleri, tahminlerle yakından eşleşti. Bunları bu şekilde taşıyabilmek, daha gelişmiş soğutma programlarında kullanımlarına da izin verecektir.
Windpassinger Ekibi Üyesi Dr. André Wenzlawski: “Bu, gelecekteki görevlerde, mutlak sıfırın birkaç trilyon doza hatta daha da aşağıda daha düşük sıcaklıklar elde etmemize olanak sağlamalı… Aşırı soğuk ısılarda, atomların hızı büyük ölçüde azalır. Bu nedenle, gelecek görevlerde; birkaç saniye boyunca gözlemleyebilecekleri, Dünya üzerinde mümkün olmayan hassasiyetlerde hassas ölçümlerin olasılığını artıracaktır.”Araştırma ekibi; Dünya’nın yerçekimi alanını deneysel olarak ölçmek, yerçekimsel dalgaları tespit etmek ve Einstein’ın Denklik İlkesini test etmek için, temel yöntemlerinin canlılığını kanıtlamıştır.
Araştırmacılar; MAIUS-2 ve MAIUS-3 takip görevlerinde sözü edilen uygulamayı takip edecekler. Bu görevler; 2020 ve 2021’de ikiden fazla roket fırlatmak… Ayrıca burada ultracold rubidyum atomlarına ek olarak, potasyum atomları da incelenecektir. İki tür atomun yerçekimi ivmesinin karşılaştırılması, gelecekte Denklik İlkesinin ölçülmesine de izin verecektir.
