ناسا تنشئ أبرد نقطة في الكون لدراسة الذرات

ستبدأ إدارة الطيران والفضاء الأميركية (ناسا) اليوم الاثنين تجربة علمية في محطة الفضاء الدولية لتوليد درجة حرارة أبرد حتى من فراغ الفضاء العميق بهدف دراسة السلوك الكمي الغريب للذرات.

ومختبر الذرة الباردة (سي أي إل) هو منشأة أبحاث فيزياء بحجم صندوق ثلج، صممت وبنيت بواسطة "مختبر الدفع النفاث" التابع لناسا في كاليفورنيا، والذي سيعمل على تبريد سحابة من الذرات بأشعة ليزر ومغناطيسات على متن محطة الفضاء الدولية إلى درجة حرارة تقترب من الصفر المطلق، أو أقل درجة حرارة ممكنة.

وأطلقت الحمولة إلى محطة الفضاء أمس الأحد وعلى متنها عدد من أدوات الاختبار، بما في ذلك مختبر "سي أي إل" الذي سيجري الباحثون التجارب فيه عن بعد بلا أي مساعدة من رواد الفضاء ولمدة تصل إلى 6.5 ساعات يوميا، وفقا لصفحة ناسا حول مشروع مختبر الذرة الباردة.

وستبرد سحابة الذرات فائقة البرودة هذه إلى درجة قريبة من الصفر المطلق (الصفر المطلق يعادل 273.15 درجة مئوية تحت الصفر)، وتعرف باسم "مكثفات بوز-آينشتاين"، بحيث تصبح حركة الذارت فيها بطيئة جدا. (أدنى حرارة في أعماق الفضاء تبلغ 270.45 درجة مئوية تحت الصفر).

ففي ظل جاذببية الأرض، فإن الذرات في مكثفات بوز-آينشتاين لا يمكن إبطاؤها بدرجة كافية تتيح للفيزيائيين مراقبتها لفترة أطول من جزء من الثانية، ولذلك فإنهم بالكاد يحصلون على فرصة لدراسة خصائصها الكمية، وفقا لما ذكره مسؤولو ناسا في صفحة المشروع.

لكن على متن محطة الفضاء الدولية وفي بيئة شبه منعدمة الجاذبية، الأمور مختلفة تماما، فبدون تدخل جاذبية الأرض يمكن إبطاء تلك الذرات لوقت أطول مما يمكنهم تحقيقه في أي مكان آخر، باستخدام أشعة ليزر ومغناطيسات ذلك المختبر الذي يشبه صندوق الثلج.

وستعمل أشعة الليزر على إبطاء سرعة الذرات وتبريدها إلى درجة أعلى من الصفر المطلق بنحو عُشر مليار من الدرجة فقط، ثم ستحمل تلقائيا في فخ مغناطيسي ضعيف، ومع ثباتها في مكانها سيعمل الباحثون على مراقبتها في مجموعة متنوعة من حالات الكم والتفاعلات، وفقا لمسؤولي ناسا.

وفي ظل البرودة الفائقة تلك سيتاح للباحثين مراقبة الخصائص الكمية وسلوكيات "مكثفات بوز-آينشتاين" لمدة تصل إلى عشر ثوان، وفقا لصفحة المشروع. ورغم أن هذا الوقت قد لا يبدو طويلا فإنه طويل جدا عند مقارنته بوقت المراقبة الذي كان ممكنا لهم على الأض.

ويمكن أن تعيد دراسة الذرات فائقة البرودة تشكيل فهمنا للمادة والطبيعة الأساسية للجاذبية، حسب عالم مشروع سي أي إل في مختبر الدفع النفاث روبرت ثومسون، الذي قال أيضا إنهم يأملون أن يمنحهم مختبر الذرة الباردة نظرة أعمق على الجاذبية والطاقة المظلمة، إحدى القوى الأكثر انتشارا في الكون.

المصدر