مختبر الذرات الباردة

مختبر الذرات الباردة ( CAL ) هو جهاز تجريبي على متن محطة الفضاء الدولية ، تم إطلاقه عام 2018. وهو يُهيئ بيئة شديدة البرودة في بيئة انعدام الجاذبية لدراسة سلوك الذرات في هذه الظروف. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

طُوِّرَتْ مركبة CAL في مختبر الدفع النفاث (JPL) في باسادينا، كاليفورنيا. ^{[ 3 ]} وكان من المقرر إطلاقها في الأصل إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) في يونيو 2017. ^{[ 4 ]} ثم تأجل الإطلاق إلى موعد مُحدد على متن صاروخ SpaceX CRS-12 في أغسطس 2017. ^{[ 5 ]} وأُطلِقَتْ أخيرًا في 21 مايو 2018. ^{[ 2 ]} وكانت مدة المهمة الأولية 12 شهرًا مع إمكانية تمديد التشغيل لمدة تصل إلى خمس سنوات. ^{[ 4 ]}

في يناير 2020، خضعت المركبة الفضائية لتحديثات في أجهزتها، نُفذت على مدى ثمانية أيام من قبل رائدتي الفضاء كريستينا كوخ وجيسيكا مير تحت إشراف مراقبي المحطة الأرضية. ^{[ 1 ]} وشملت التحديثات مقياس تداخل ذري يُستخدم لدراسة مبدأ التكافؤ . ^{[ 6 ]}

في يوليو 2021، أدى تحديث آخر أجرته رائدة الفضاء ميغان ماك آرثر إلى منح مختبر CAL القدرة على العمل مع ذرات البوتاسيوم فائقة البرودة بالإضافة إلى ذرات الروبيديوم. ^{[ 7 ]}

يُهيئ الجهاز ظروفًا شديدة البرودة في بيئة انعدام الجاذبية لمحطة الفضاء الدولية، مما يؤدي إلى تكوين مكثفات بوز-أينشتاين (BECs) أبرد بكثير من تلك المُكوّنة في المختبرات الأرضية. ^{[ 4 ]} في مختبر فضائي، يُمكن تحقيق أوقات تفاعل تصل إلى 10 ثوانٍ ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى 1 بيكو كلفن، مما قد يُسهم في استكشاف ظواهر ميكانيكية كمومية غير معروفة واختبار بعض القوانين الفيزيائية الأساسية. ^{[ 8 ] [ 4 ]} تُجرى هذه التجارب على أفضل وجه في بيئة سقوط حر، لأنها تُساعد على تكوين مكثفات بوز-أينشتاين دون عوائق. أما التجارب الأرضية فتُعاني من تأثير تفاعل المكثف بشكل غير متماثل مع الجهاز، مما يُؤثر على تطور المكثف مع الزمن. في المدار، يُمكن أن تستمر التجارب لفترة أطول بكثير لأن السقوط الحر مُستمر إلى أجل غير مُسمى. ^{[ 4 ]} يذكر علماء مختبر الدفع النفاث التابع لناسا أن بحث CAL قد يساهم في تطوير أجهزة الكشف الكمومية فائقة الحساسية، والتي يمكن استخدامها لرصد جاذبية الأرض والأجرام السماوية الأخرى، أو لبناء أجهزة ملاحة متطورة. ^{[ 4 ]}

نُشرت نتائج تجارب عام 2019 في عام 2020، مما يُثبت نجاح تشغيل المختبر. وهذا يُتيح تحسين أبحاث مكثفات بوز-أينشتاين وميكانيكا الكم ، نظرًا لأن الفيزياء تُقاس على نطاقات ماكروسكوبية في مكثفات بوز-أينشتاين. يدعم المختبر دراسات طويلة الأمد في فيزياء الجسيمات القليلة ، ويدعم تطوير تقنيات قياس التداخل الموجي الذري وليزر الذرات . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

• الوسائط المتعلقة بمختبر الذرات الباردة على ويكيميديا ​​كومنز
• مختبر الذرات الباردة – موقع المشروع على الإنترنت في مختبر الدفع النفاث