Percée quantique réalisée dans l’endroit le plus frais de la station spatiale
Niché dans un coin de la Station spatiale internationale se trouve une installation très cool : le Cold Atom Lab , où les atomes peuvent être refroidis jusqu'à moins 459 degrés Fahrenheit (moins 273 degrés Celsius). Au zéro presque absolu, les atomes cessent presque de vibrer et peuvent atteindre un état appelé condensat de Bose-Einstein. Cela permet aux chercheurs de tester les théories sur les atomes et leurs interactions – et désormais, ils peuvent utiliser ces atomes ultra froids pour détecter les changements dans leur environnement.
La recherche utilise un outil quantique appelé interféromètre atomique, qui utilise des atomes pour mesurer des forces comme la gravité. Bien que ces outils existent également sur Terre, à la surface de la planète, il faut composer avec la gravité terrestre, ce qui rend les instruments moins sensibles. Dans l’environnement de microgravité de l’espace, les atomes peuvent être mesurés plus longtemps et de manière beaucoup plus précise, et les chercheurs ont pu utiliser l’instrument pour détecter les vibrations de la station spatiale.
"Atteindre cette étape a été incroyablement difficile, et notre succès n'a pas toujours été acquis", a déclaré Jason Williams, scientifique du projet Cold Atom Lab, du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, dans un communiqué . « Il a fallu du dévouement et un sens de l’aventure de la part de l’équipe pour y arriver. »
Maintenant que l’équipe a démontré l’utilisation de l’interférométrie atomique dans l’espace, la technologie pourrait être utilisée pour toutes sortes d’applications futures. Ceux-ci vont du test de modèles théoriques au suivi du mouvement de l’eau sur Terre, et pourraient être utilisés dans des expériences pour aider à élucider des sujets tels que la matière noire et l’énergie noire.
"L'interférométrie atomique pourrait également être utilisée pour tester de nouvelles manières la théorie de la relativité générale d'Einstein", a déclaré le chercheur principal Cass Sackett de l'Université de Virginie. « Il s'agit de la théorie de base expliquant la structure à grande échelle de notre univers, et nous savons qu'il y a des aspects de cette théorie que nous ne comprenons pas correctement. Cette technologie peut nous aider à combler ces lacunes et à nous donner une image plus complète de la réalité dans laquelle nous vivons.
Cette technologie devrait également avoir des applications pratiques, telles que l’amélioration de la navigation des avions et des navires. "Je m'attends à ce que l'interférométrie atomique spatiale conduise à de nouvelles découvertes passionnantes et à des technologies quantiques fantastiques ayant un impact sur la vie quotidienne, et nous transportera dans un avenir quantique", a déclaré le chercheur Nick Bigelow de l'Université de Rochester.
La recherche est publiée dans la revue Nature Communications.