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玻色爱因斯坦凝聚体首次在太空中产生

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-10-03浏览次数:1313

来自德国的一组科学家首次在一枚研究火箭上成功地在太空中制造了玻色-爱因斯坦凝聚体。2017年1月23日,中欧时间3: 30,MAIUS-1任务从瑞典的ESRANGE空间中心发射。经过详细的分析,这些结果最近发表在《自然》杂志上。玻色-爱因斯坦凝析油是一种超冷气体,可以作为零重力下重要测量的起点。在大约15分钟的火箭飞行中,科学家们成功地进行了大约100次实验,研究了玻色-爱因斯坦凝聚体的产生和表征及其作为高精度干涉测量基础的适用性。

超冷量子气体被用作各种量子技术实验的来源。科学家们可以利用它们来测量地球的引力场,探测引力波,并以高精度测试爱因斯坦的等效原理。由于这些实验的精度往往受到超冷原子观测时间的限制,因此在太空中进行的这些实验有望显著提高其灵敏度,因为观测时间不再受地球重力加速度的限制。

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由莱布尼兹大学汉诺威领导,来自11所德国大学和研究机构的科学家团队,包括由美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)物理研究所的Patrick Windpassinger教授领导的团队,开发并建造了MAIUS的科学有效载荷-1飞行期间收集的任务和数据。 “MAIUS任务的成功不仅证明了我们在远离实验室的极端环境中开发的激光系统的高可靠性。它还展示了量子技术,例如德国联邦教育和研究部(BMBF)采取的举措。欧盟量子旗舰计划已达到非常高的技术成熟度,“Windpassinger在他的评论中说。这些实验使用激光和磁场捕获原子气体。在这种情况下,原子气体由氦原子组成并将其冷却到温度因此,科学家们可以观察凝结物数百毫秒并将其用于测量。绝对零度约为273.15摄氏度。

可靠再现超冷原子生成

科学家在他们发表在“自然”杂志上的论文中表明,他们生成和运输超冷原子的技术具有高度可重复性。特别是,由所谓的原子芯片产生的磁阱中的原子运动与预测紧密匹配。能够以这种方式运输它们将使它们能够用于更先进的冷却方案。

Windpassinger集团成员AndréWenzlawski博士说:“这将使我们能够在未来的任务中实现更低的温度,甚至更低的绝对零度甚至更低的数万亿。”在如此极冷的温度下,原子的速度急剧下降。因此,希望在未来的任务中,他们可以观察几秒钟,从而开启了在地球上无法实现精确测量的可能性。因此,该团队在实验测量地球引力场,探测引力波和测试爱因斯坦的等效原理时证明了其基本方法的可行性。

后续任务MAIUS-2和MAIUS-3正在计划中

研究人员将在后续任务MAIUS-2和MAIUS-3中追求最后提到的应用。这些计划将在2020年和2021年推出另外两枚火箭,此外还将研究超冷氦原子,这也将研究钾原子。比较两个原子的重力加速度应该衡量未来的等效原理。同样,调查结果将用于规划BECCAL,这是NASA与德国航空航天中心(DLR)之间的一个联合项目,该项目将涉及在国际空间站(ISS)上使用超冷量子气体的实验。来自美因茨大学的Patrick Windpassinger教授团队也将成为该团队的一员。

MAIUS-1高空研究火箭任务由莱布尼兹大学汉诺威,不来梅大学,约翰内斯古腾堡大学美因茨,汉堡大学,柏林洪堡大学,费迪南德 - 布劳恩研究所,莱布尼兹研究所共同实施。 fürH?chstfrequenztechnik(FBH)位于柏林,达姆施塔特,乌尔姆大学和德国航空航天中心(DLR)。根据德国联邦议院的决议,DLR太空任务管理部门为德国联邦经济事务和能源部资助了该项目。