NASA tạo điểm lạnh gấp 10 tỷ lần chân không vũ trụ

Các nhà khoa học sẽ tạo ra nhiệt độ lạnh gấp 10 tỷ lần chân không để tập trung vào hành vi lượng tử kỳ lạ của nguyên tử khi đưa Phòng thí nghiệm Nguyên tử Lạnh (CAL) lên trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) hôm qua, theo Fox News. CAL là cơ sở nghiên cứu vật lý có kích thước bằng thùng đựng đá lạnh do Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA ở California, Mỹ, thiết kế và chế tạo.

CAL sẽ làm lạnh những đám mây nguyên tử bằng tia laser và nam châm trên chạm ISS tới nhiệt độ siêu lạnh gần với nhiệt độ không tuyệt đối (khoảng -273,15 độ C). Chuyến chở hàng lên trạm ISS hôm qua mang theo một số thiết bị thí nghiệm, bao gồm CAL. Các nhà nghiên cứu có thể tiến hành thí nghiệm từ xa với CAL mà không cần bất kỳ sự giúp đỡ nào từ phi hành gia trong 6,5 tiếng mỗi ngày, theo NASA.

Được biết đến như trạng thái ngưng tụ Bose-Einstein (BEC), những đám mây nguyên tử siêu lạnh chứa nguyên tử lạnh đến mức chúng di chuyển vô cùng chậm. Dưới trọng lực của Trái Đất, nguyên tử trong BEC di chuyển quá nhanh đến mức giới vật lý không thể quan sát chúng lâu hơn một phần giây, do đó họ hầu như không có cơ hội nghiên cứu đặc điểm lượng tử của chúng.

Tuy nhiên, mọi thứ khác hẳn trong môi trường vi trọng lực trên trạm ISS. Không chịu tác động từ trọng lực Trái Đất, tốc độ của nguyên tử có thể bị hãm lại thông qua tia laser và lực từ trong khoang chứa giống hòm đựng nước đá. Tia laser làm nguyên tử di chuyển chậm lại, làm lạnh chúng "tới mức chỉ trên độ không tuyệt đối chút xíu", theo Robert Shotwell, quản lý dự án CAL kiêm kỹ sư ở JPL.

Sử dụng CAL để nghiên cứu hoạt động lượng tử, các nhà vật lý có thể hiểu rõ hơn hành vi của nguyên tử ở nhiệt độ cực hạn, một chủ đề chính trong vậy lý suốt hơn 100 năm. Sau khi làm lạnh nguyên tử, CAL sẽ tự động lùa chúng vào bẫy từ yếu để phục vụ nghiên cứu. Trong khi nguyên tử bị cố định, nhóm nghiên cứu có thể quan sát chúng ở hàng loạt trạng thái và tương tác lượng tử. Ở nhiệt độ cực hạn này, các nhà nghiên cứu có thể xem xét BEC trong thời gian lên tới 10 giây.

"Nghiên cứu nguyên tử siêu lạnh có thể thay đổi hiểu biết của chúng ta về vật chất và bản chất cơ bản của trọng lực", Robert Thompson, nhà khoa học thuộc dự án JPL, chia sẻ. "Những thí nghiệm chúng tôi sẽ làm với CAL sẽ mang đến cho chúng ta nhận thức về trọng lực và năng lượng tối, hai trong số những lực phổ biến nhất của vũ trụ".