NASAの宇宙

Cold Atom Lab ミッション チームのメンバーは、量子観測モジュールに取り組んでいます。 この研究室は、2018 年から国際宇宙ステーションで運用されている量子科学施設です。このモジュールは、研究室の科学能力をアップグレードするものです。

国際宇宙ステーションで運用されている量子科学施設であるコールド アトム ラボは、小型冷蔵庫ほどの大きさです。 南カリフォルニアの JPL から遠隔操作され、原子や粒子の量子的性質に関する数十の実験を主催してきました。

同機関のコールド・アトム・ラボは2度目のメジャーアップグレードを取得しており、量子領域の探索にそれを使用する予定だ。

8月1日火曜日、NASAのコールドアトム研究所の主要なハードウェアアップデートが、国際宇宙ステーションへ向かうノースロップ・グラマン・シグナス補給宇宙船に搭載されて打ち上げられた。 小さな冷蔵庫ほどの大きさのこの研究室は、原子をほぼ絶対零度まで冷却できるため、既知の宇宙で最も涼しい場所と呼ばれることもあります。 これにより、地球上の何十人もの科学者が、私たちの周りの世界を構成する原子や粒子の基本的な動作の研究である量子科学の実験を行うことができます。

量子科学の分野は、レーザー、トランジスタ（スマートフォンやコンピューターの重要なコンポーネント）、GPS 衛星、医療機器などの日常的なテクノロジーの開発につながりました。 この分野の将来の進歩により、宇宙ベースのナビゲーションと通信が改善されることが期待されます。

ノースロップ・グラマン・シグナス補給宇宙船は、コールド・アトム・ラボのハードウェアアップグレードを含む、8,200ポンドを超える科学調査と国際宇宙ステーションへの貨物を運び、8月1日にバージニア州のNASAワロップス飛行施設から打ち上げられる。

2018 年に設置されたコールド アトム ラボは、この種の最初の施設であり、ミッション チームは、ステーションの無重力環境で、地球上で設計された実験を遠隔で行う方法を理解するために、急勾配の学習曲線を経験しました。 チームが量子観測モジュールと呼ぶ新しいハードウェアには、コールド アトム ラボの 5 年間の運営で学んだ教訓の一部が組み込まれています。

NASA ジェット推進研究所のコールド アトム ラボ プロジェクト科学者、ジェイソン ウィリアムズ氏は次のように述べています。 NASAの施設を管理している。

惑星や月の密度分布を評価する 1 つの方法は、表面全体にわたる重力の変化を測定することです。これにより、科学者は軌道からさまざまな世界の組成を調べたり、地球上の水の動きを追跡したりすることができます。 重力を測定することにより、科学者は宇宙船の加速度を測定することもでき、これは精密な宇宙航法に使用できる可能性があります。

さらに、量子センサーは、暗黒物質や暗黒エネルギーなどの宇宙論の謎を研究する宇宙ベースのミッションにも使用できる可能性があります。 ダークマターは宇宙全体に物質を引き寄せる目に見えない物質ですが、ダークエネルギーは宇宙の膨張を加速させるさらに不思議な現象です。

コールド・アトム・ラボでは日常業務を宇宙飛行士が支援する必要はないが、乗組員がこの秋に量子観測モジュールを設置する予定だ。 宇宙飛行士はこれまでにも研究室のアップグレードや修理をサポートしてきました。

原子と粒子は、宇宙に存在するすべての既知の物質の構成要素ですが、それらが構成するより大きな物体のように常に動作するとは限りません。 それらの量子的性質は、固体のような振る舞いと波のような振る舞いの間を行き来できることを意味するため、時には同時に 2 つの場所にいるように見えます。 また、物理的障壁を瞬時に通過することもできます。これは量子トンネルと呼ばれる現象です。

Cold Atom Lab を使用すると、原子の量子挙動を簡単に研究できます。 1 つの方法は、物質が到達できる最低温度である絶対零度よりわずかに高い温度まで原子を冷却することです。 これにより原子の動きが遅くなり、研究が容易になります。 さらに、この温度の一部の原子は集合的にボース・アインシュタイン凝縮を形成する可能性があり、通常は微視的であるそれらの量子的挙動が巨視的スケールで観察できる物質の状態です。