Zakaj bi šli v vesolje?

Današnji Znanstveni britoff namenjamo atomski interferometriji, poskusu, ki razkrije valovno naravo delcev. Pojav interference je dobro poznan pri valovanjih, kot sta zvok ali valovanje površine vode. V primernih okoliščinah pa ga opazimo tudi pri običajno delčkastih delcih - torej atomih, elektronih in tako dalje.

Še posebno zanimivo je opazovati valovno naravo delcev v stanju Bose-Einsteinovega kondenzata. Ta nizkotemperaturni fenomen, ki se iz nekega razloga kar naprej pojavlja pod oznako “peta faza snovi”, prepoznamo po tem, da veliko število atomov opiše enaka valovna funkcija. Bose-Einsteinov kondenzat je zelo dobesedno velik val snovi, interferenco velikih valov pa je bistveno lažje izmeriti.

Leta 2006 so ameriški raziskovalci in raziskovalke z univerze Stanford predlagali postopek, pri katerem bi lahko z meritvijo interference dveh rubidijevih kondenzatov z veliko natančnostjo merili gravitacijske konstante. V predlaganem poskusu dve kepici skrajno ohlajenega rubidija vržemo v zrak z različnima hitrostma in nato z laserji poskrbimo, da nazaj na tla padeta ob istem času. Ko se srečata, izmerimo fazni zamik, ki je sorazmeren času prostega pada. Vse to se dogaja na milimetrski oziroma mikrosekundni skali.

To zgodbo omenjamo zaradi določene eksperimentalne omejitve opisanega postopka in zanimive – ali pa, če hočete, zanimivo banalne – rešitve, ki jo je nemška skupina znanstvenic in znanstvenikov demonstrirala lani in izsledke objavila pred kratkim. Interferenčni poskus z atomi je treba izvajati v vakuumskem okolju, ki je iz praktičnih razlogov veliko nekaj centimetrov. Izboljšanje meritev je močno odvisno od časa prostega pada v gravitacijskem polju, torej bi za natančnejše rezultate potrebovali dosti večje naprave.

Nemci pa so namesto tega laboratorij skrčili na velikost štirih kubičnih metrov in ga izstrelili v nizko Zemljino orbito. Vpliv gravitacije se tam občuti bistveno manj in časi prostega pada so zato lahko veliko večji.

Ekipa je demonstrirala ponovljivost tvorjenja kondenzata na majhnem čipu. Med nekajminutnim letom rakete so več kot stokrat izvedli poskusa tvorbe kondenzata in atomske interference. V nedavnem članku poročajo o večjem deležu atomov, ki preidejo v kondenzirano stanje v orbiti glede na razmere na površini. Po njihovih besedah je to posledica malenkost drugačne konfiguracije magnetnega polja. Optimizacija tvorbe kondenzata na podlagi te ugotovitve bo eden izmed naslednjih ciljev v projektu.
Raziskava je zanimiva tudi zato, ker obljublja natančnost meritev, primerljivo z eksperimenti LIGO za detekcijo gravitacijskih valov. Raziskovalci in raziskovalke upajo tudi, da bo čez nekaj let okoli Zemlje krožila jata satelitov s podobnimi merilci na osnovi kondenzatov, ki bodo zmožni ugotoviti izvore gravitacijskih valov.