Di Stasiun Luar Angkasa Internasional, terdapat laboratorium kompak seukuran lemari es kecil yang membuat beberapa benda terdingin di alam semesta. Ini disebut Lab Atom Dingin, dan selama beberapa waktu, para ilmuwan telah menggunakan ruangan ini untuk meneliti sifat kuantum aneh atom dalam gayaberat mikro. Namun pada hari Rabu (15 November), mereka mengumumkan bahwa mereka telah mencapai suatu pencapaian.
Dioperasikan dari jarak jauh oleh tim dari Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA di California, Cold Atom Lab secara resmi menghasilkan gas kuantum yang mengandung dua spesies atom. Hal ini pada akhirnya dapat membuka pintu bagi eksperimen kimia kuantum berbasis ruang angkasa yang benar-benar baru.
Ketika memikirkan tentang wujud materi, gas, cairan, padatan, dan plasma adalah empat wujud materi yang paling dikenal — namun ada juga wujud materi kelima yang eksotik, yaitu Kondensat Bose-Einsteinyang pertama kali ditemukan pada tahun 1990-an.
Keadaan ini belum ditemukan di alam, namun para ilmuwan dapat menciptakannya. Kondensat Bose-Einstein dihasilkan di laboratorium ultradingin seperti Cold Atom Lab, tempat laser atau magnet membantu mendinginkan awan atom mendekati nol mutlak, atau -459 derajat Fahrenheit (-273 derajat Celcius). Itu adalah suhu terdingin yang mungkin terjadi di alam semesta. Dalam keadaan ini, atom melambat, ujung-ujungnya menyatu, dan para ilmuwan dapat mengamati efek kuantum yang biasanya sangat sulit untuk diselidiki.
Terkait: Antimateri merespons gravitasi seperti prediksi Einstein, demikian konfirmasi eksperimen besar CERN
Di Bumi, gravitasi menyebabkan kondensat Bose-Einstein menghilang setelah magnet atau laser yang sangat dingin di ruang eksperimen dimatikan. Namun, hal ini tidak akan terjadi di lingkungan gayaberat mikro di ruang angkasa. Oleh karena itu, para ilmuwan menciptakan kondensat Bose-Einstein di Cold Atom Lab untuk pertama kalinya pada tahun 2018, tahun pemasangan ruangan di ISS. Dan di tahun sejak itumereka telah mempelajari fenomena tersebut dengan sangat efektif.
Namun kini, para peneliti telah menunjukkan bahwa mereka dapat menciptakan gas kuantum tidak hanya dengan satu, melainkan dua jenis atom. Dalam hal ini, mereka mencapai prestasi tersebut dengan awan potasium-rubidium. Menurut JPL pengumumanpekerjaan di masa depan dengan gas kuantum semacam ini dapat digunakan untuk membantu mengembangkan teknologi kuantum berbasis ruang angkasa yang sudah ada di Bumi.
“Kita bisa membuat sensor yang sangat sensitif terhadap rotasi kecil dan pada dasarnya menggunakan atom dingin dalam kondensat Bose-Einstein untuk membuat giroskop,” kata Nicholas Bigelow, profesor fisika dan optik di Universitas Rochester, dalam sebuah pernyataan. penyataan. Dia adalah salah satu penulis temuan baru ini.
Cerita Terkait:
— ‘Superkimia kuantum’ diamati untuk pertama kalinya
— Detektor gelombang gravitasi LIGO menembus ‘batas kuantum’ untuk menemukan tabrakan lubang hitam di alam semesta
— Komputer kuantum dapat melampaui komputer klasik dalam waktu 2 tahun, berdasarkan eksperimen ‘benchmark’ IBM
“Giroskop ini bisa memberi kita titik referensi tetap di luar angkasa yang dapat digunakan untuk navigasi luar angkasa,” kata Bigelow. “Kami juga mengembangkan sejumlah hal yang dapat menghasilkan jam yang lebih baik di luar angkasa, yang sangat penting dalam kehidupan modern seperti internet berkecepatan tinggi dan GPS.”
Para peneliti juga berpendapat bahwa eksperimen masa depan di Cold Atom Lab dapat membantu mereka menguji prinsip kesetaraan, yang merupakan inti dari teori relativitas umum Albert Einstein. Prinsip ini menyatakan bahwa gravitasi harus mempengaruhi semua benda dengan cara yang sama, berapapun massanya. Dengan kata lain, bulu dan batu bata harus jatuh dengan kecepatan yang sama — setidaknya dalam ruang hampa, di mana tidak ada gesekan.
Para ilmuwan mengalami kesulitan dalam menyelesaikan prinsip ini dengan hukum mekanika kuantum, yang menggambarkan perilaku objek terkecil yang diketahui di alam semesta. Mereka mungkin bisa mengujinya dengan lebih presisi dalam eksperimen kuantum di luar angkasa.
Sebuah makalah yang merinci temuan ini diterbitkan pada 15 November di jurnal Nature.
Pembaruan 17/11: Ada diketahui wujud materi di luar lima wujud yang disebutkan di sini. Artikel ini telah disesuaikan untuk mencerminkan hal tersebut.
