Het ISS met de spaceshuttle Atlantis aan de rechterkant en de Russische Unie in de linkerbovenhoek (2011)
In 2018 wordt een nieuwe nucleaire koelkast gelanceerd voor het ruimtestation. We hebben het over het Cold Atom Laboratory (CAL), dat in staat is om de substantie af te koelen tot een tiende van een miljardste deel boven het absolute nulpunt, waar alle thermische activiteit van atomen theoretisch stopt.
Bij deze temperatuur verliezen de atomen hun energie en beginnen ze in slow motion te bewegen. Bij kamertemperatuur stuiteren de atomen in alle richtingen tegen elkaar op met een snelheid van enkele honderden m / s. In CAL vertragen ze een miljoen keer en verdichten ze zich in unieke toestanden van kwantumstof.
CAL is een multi-user faciliteit die vele onderzoekers ondersteunt die naar een breed scala van onderwerpen kijken. Een van de eerste experimenten wordt geleid door Eric Cornell, een natuurkundige van de University of Colorado. Zijn team zal onderzoek doen naar deeltjesbotsingen en hun interactie met elkaar. Ultrakoude gassen kunnen moleculen met drie atomen bevatten, maar duizend keer groter dan een typisch molecuul. Dit leidt tot een lage dichtheid ("pluizige" molecule "), die snel uit elkaar valt als het niet in een extreem koele staat blijft.
In 2001 ontving Cornell de Nobelprijs voor de natuurkunde voor het maken van de Bose-Einstein-condensaten, een andere staat van kwantumstof die binnen CAL kan worden bestudeerd. Dergelijke condensaten zijn druppeltjes van quantummateriaal die er uitzien en zich gedragen als golven die bestaan bij extreem koude temperaturen. In vrije val kunnen condensaten hun golvende vormen gedurende 5-10 seconden vasthouden (veel langer dan op aarde), wat een venster op de kwantumbol opent.
CAL kan worden gebruikt om de algemene relativiteitstheorie en kwantummechanica te testen. Een van de belangrijkste vragen in de moderne natuurkunde is: "Hoe slagen ze erin om samen te werken?". Daarnaast is het al gepland om CAL te gebruiken om het equivalentieprincipe te testen, waarin staat dat zwaartekracht en externe versnelling niet experimenteel te onderscheiden zijn. Ze gaan het experiment van Galileo herhalen, die de kanonskogels van de toren van Pisa liet vallen. Gebruik nu alleen atomen.
Ultrakoude moleculen in twee atomen kunnen ook worden gebruikt om instrumenten te maken voor de volgende generatie nauwkeurige gravitatietests met kwantumgassen.
