Космос, несмотря на обилие в нем чрезвычайно горячих звезд и других высокоэнергетических космических объектов, является невероятно холодным местом. Температура межгалактического газа составляет всего 3 градуса по шкале Кельвина, а в самом холодном месте во всей известной части Вселенной, в туманности Бумеранга, температура составляет всего один градус выше абсолютного нуля. Но холод открытого космического пространства — ничто по сравнению с тем, что планирую создать ученые НАСА на борту Международной космической станции в самой непосредственной близости от Земли. Исследователи планируют создать сверххолодную область пространства, в которой будут изучаться некоторые явления из области квантовой механики, область, которая станет самым холодным местом во всей Вселенной.

В ходе реализации эксперимента Cold Atom Lab в недрах специальной ловушки будет создано облако атомарного газа, охлажденное до температуры в 100 пико-Кельвинов, сто триллионных частей градуса выше абсолютного нуля. При такой температуре прекращается все движении атомов и молекул на атомарном и субатомном уровне, вещество перестает быть газом, жидкостью или твердым веществом и переходит в особое квантовое состояние.

Группа ученых НАСА будет работать с так называемым конденсатом Бозе-Эйнштейна, облаком разреженного атомарного газа, которое демонстрирует весьма необычные квантовые эффекты при температурах, близких к абсолютному нулю. Космическая станция предоставляет исследователям уникальную экспериментальную среду, в которой практически отсутствует гравитация, мешающая охладить газ до сверхнизких температур на Земле. Охлаждение газа будет производиться за счет его расширения в недрах специальной ловушки. Сначала газ будет сжат и охлажден до минимально возможной при помощи обычных методов температуры. Затем, за счет ослабления поля ловушек газ будет расширяться и охлаждаться еще до более низкой температуры. Отсутствие гравитации на борту космической станции позволит сделать энергию ловушек минимально возможной, ведь им не требуется противодействовать силам гравитации, что в свою очередь, позволит охладить газ до невероятно низкой температуры.

Исследования конденсата Бозе-Эйнштейна являются своего рода «окном» в квантовый мир, полный удивительных эффектов и процессов. Два облака конденсата Бозе-Эйнштейна, совмещаясь в пространстве, не смешиваются друг с другом, а проходят сквозь друг друга, как две волны. И лаборатория Cold Atom Lab, которая будет доставлена на борт космической станции в 2016 году, позволит ученым изучить эффекты квантовой механики при температурах, которые недостижимы в земных условиях, что приведет к череде новых замечательных открытий.