مدريد (أوروبا برس) – استخدمت تجربة أجرتها وكالة ناسا على متن المحطة الفضائية الدولية ذرات فائقة البرودة لأول مرة للكشف عن التغيرات في البيئة المحيطة في الفضاء.
يمكن للبعثات الفضائية المستقبلية أن تستخدم تكنولوجيا الكم لمراقبة المياه على الأرض، أو استكشاف تكوين الأقمار والكواكب الأخرى، أو التحقيق في الظواهر الكونية الغامضة.
تستكشف Gold Atom التابعة لناسا، وهي منشأة رائدة في محطة الفضاء الدولية، كيف يمكن تطبيق علم الكم على الفضاء. قام أعضاء الفريق العلمي بقياس الاهتزازات الدقيقة للمحطة الفضائية باستخدام إحدى الأدوات الداخلية للمختبر، وهي ذرات فائقة البرودة تُستخدم لاكتشاف التغيرات في البيئة المحيطة بالفضاء.
كما تشير الدراسة، التي نشرت في مجلة Nature Communications، إلى أطول عرض للطبيعة الموجية للذرات في السقوط الحر في الفضاء.
أجرى الفريق قياساته باستخدام أداة كمومية تسمى مقياس التداخل الذري، والتي يمكنها قياس الجاذبية والمجالات المغناطيسية والقوى الأخرى بدقة. يستخدم العلماء والمهندسون على الأرض الأداة لدراسة أساسيات الجاذبية والتقنيات المتقدمة التي تمكن الطائرات والسفن من الملاحة. (تُعد الهواتف المحمولة، والترانزستورات، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من التقنيات المهمة التي تعتمد على علم الكم، ولكنها لا تنطوي على تدخل نووي.)
وفقًا لوكالة ناسا، يهتم الفيزيائيون باستخدام التدخل النووي في الفضاء لأن الجاذبية الصغرى تسمح بأوقات قياس أطول وحساسية أكبر للأجهزة، لكن المعدات الحساسة للغاية تعتبر غير عملية لفترات طويلة من الزمن دون مساعدة عملية. لقد أثبت الآن مختبر نووي بارد يعمل بعيدًا عن الأرض أن ذلك ممكن.
وقال جيسون ويليامز، عالم برنامج المختبر النووي البارد في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا: “كان تحقيق هذا الإنجاز تحديًا لا يصدق، ولم يكن نجاحنا دائمًا أمرًا مفروغًا منه. لقد تطلب الأمر تفاني الفريق وحس المغامرة لتحقيقه”. هو – هي.”
تتمتع أجهزة الاستشعار الفضائية التي يمكنها قياس الجاذبية بدقة عالية بمجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة. على سبيل المثال، يمكنها الكشف عن تركيبة الكواكب والأقمار في نظامنا الشمسي لأن المواد المختلفة لها كثافات مختلفة، مما يخلق اختلافات طفيفة في قوة الجاذبية.
يتم بالفعل إجراء هذا النوع من القياسات في المشروع الأمريكي الألماني المشترك GRACE-FO (متابعة تجربة استعادة الجاذبية والمناخ)، والذي يكتشف التغيرات الصغيرة في الجاذبية لمتابعة حركة الماء والجليد على الأرض. يمكن أن يوفر مقياس التداخل الذري دقة واستقرارًا إضافيين، ويكشف عن مزيد من التفاصيل حول تغيرات الكتلة السطحية.
يمكن للقياسات الدقيقة للجاذبية أن توفر نظرة ثاقبة لطبيعة المادة المظلمة والطاقة المظلمة، وهما لغزان كونيان عظيمان. المادة المظلمة هي مادة غير مرئية أكثر شيوعًا في الكون بخمس مرات من المادة “العادية” التي تشكل الكواكب والنجوم وكل شيء آخر يمكننا رؤيته. الطاقة المظلمة هي الاسم الذي يطلق على المحرك المجهول للتوسع السريع للكون.
وقال كاس ساكيت، الأستاذ بجامعة فيرجينيا، والباحث الرئيسي في مختبر الذرة الباردة والمؤلف المشارك للدراسة الجديدة، في بيان: “يمكن استخدام الاستيفاء الذري لاختبار نظرية النسبية العامة لأينشتاين بطرق جديدة”. “إنها نظرية أساسية تشرح البنية واسعة النطاق لكوننا، ونحن نعرف جوانب النظرية التي لا نفهمها جيدًا. ويمكن لهذه التكنولوجيا أن تساعد في سد تلك الفجوات وتعطينا صورة أكثر اكتمالا للواقع. نحن نعيش فيه”.
