Na Mezinárodní vesmírné stanici probíhají desítky, nebo spíše stovky nejrůznějších experimentů. Většina z nich se točí kolem biologie, ale najdeme tu i materiálové pokusy, pozorování Země, vesmíru i fyzikálních projevů jako třeba hoření. Jedna nezanedbatelná část vědy ale byla až doposud na palubě ISS spíše Popelkou. Řeč je o oboru, který připadá běžným smrtelníkům na hony vzdálený – kvantová fyzika. To se ale zřejmě v roce 2016 změní. NASA totiž v těchto dnech schválila nové vědecké projekty pro Mezinárodní vesmírnou stanici. Mezi vyvolenou sedmičkou se nachází i projekt, který cílí právě na pochopení kvantové podstaty částic.
Jedná se o experiment označovaný zkratkou CAL (Cold Atom Laboratory). V roce 2016 dopraví zásobovací loď na stanici kromě zásob i balík, ve kterém se bude ukrývat skříň s experimentem. Ta se vloží do standardizovaného vědeckého držáku EXPRESS. Ten zajistí dodávky elektrické energie, datové spojení a další nezbytnosti. To hlavní ale najdeme uvnitř samotné laboratoře. Bude se zde zkoumat chování ultrachladných kvantových plynů o teplotě jednoho pikokelvinu, tedy biliontinu kelvinu, což už je nesmírně blízko absolutní nuly.
Díky tomu, že bude celý experiment probíhat ve stavu beztíže, očekává se, že bude možné zkoumat až dvacet sekund, což podle vědců otevře doposud nevídané možnosti pro zkoumání kvantových mechanismů. Studovat se zde mají konkrétně atomy draslíku a rubidia. Vědci se chtějí zaměřit na vzájemné interakce mezi fermiony a bosony. Ze stavu beztíže vyplývá i to, že vědci budou moci chladné atomy zkoumat až dvacet vteřin, což je doba na Zemi nedosažitelná. Stejně tak bude absence gravitace užitečná i při samotném zachycení atomů do magnetické pasti.
Zdroj: http://coldatomlab.jpl.nasa.gov/
Výše přiložený obrázek ukazuje průřez přístrojem CAL. V levé straně najdeme řídící elektroniku, které bude chladit cirkulující kapalina. Uprostřed najdeme sadu laserů, které kvůli zjednodušení opticko-mechanického designu využívají technologii optických vláken. Úplně napravo se pak skrývá srdce celého systému. Vědecký modul bude uložený v magnetické schránce, která zajistí ochranu před zemským magnetickým polem, jehož intenzita kolísá podle různých míst oběžné dráhy. O chlazení laserů i vědeckého modulu se postarají výkonné větráky. Ty ale samozřejmě nemohou stačit na dosažení téměř absolutní nuly. K němu se použije na zemi mnohokrát používaný princip magnetické pasti.
Zdroj: http://coldatomlab.jpl.nasa.gov/
Celé zařízení bude z velké části autonomní. Astronauti se o něj nebudou muset starat. Ovládání budou mít na starosti pozemní týmy, které budou na dálku posílat příkazy. Přesto nebude problém, aby otěže převzal astronaut, což se může hodit třeba pokud se budou točit vzdělávací videa. Celý projekt ostatně počítá s tím, že by se pravidelně streamovalo video z experimentu na Zemi. Zájem už projevila Coloradská univerzita, jejíž studenti by mohli vybrané experimenty sledovat ve vysokém rozlišení.
Vědecké zkoumání na poli extrémně nízkých teplot v minulých letech přineslo třeba objevy supratekutosti, nebo supravodivosti. Často se během výzkumu podařilo odhalit i nové objevy, které předtím nikdo nečekal. Podobné otevírání neznámých komnat můžeme očekávat i v případě Cold Atom Laboratory. Už nyní se předpokládá, že CAL vyšlape cestu k nové generaci senzorů.
Celkově má projekt stát necelých 13 milionů dolarů. Splátky jsou navíc rozloženy do čtyř- až pětiletého období. Experiment CAL má fungovat minimálně jeden rok, přičemž je možné pro něj vytvořit nadstavbový program, který by trval dalších pět let. Za celým experimentem CAL stojí několik laureátů Nobelových cen. Projekt byl schválený před pár dny, ale podle JPL se okamžitě začalo s přípravami hardwaru i softwaru na jeho realizaci.
Zdroje informací:
http://www.jpl.nasa.gov/
http://coldatomlab.jpl.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
http://coldatomlab.jpl.nasa.gov/images/home-content-image.jpg
http://coldatomlab.jpl.nasa.gov/images/CAL-in-quad-locker.jpg
http://coldatomlab.jpl.nasa.gov/images/science-module.jpg
