De koudste plek in het bekende universum is nog kouder geworden, en hij draait 400 kilometer boven de aarde. NASA's Cold Atom Laboratory, een kwantumfaciliteit aan boord van het International Space Station, heeft een hardware-upgrade gekregen die de mogelijkheden voorbij eerdere grenzen brengt, waardoor wetenschappers atomen kunnen bestuderen bij temperaturen net boven het absolute nulpunt.
Een koelkast die de wetten van de natuurkunde breekt zoals wij die kennen
Het Cold Atom Lab werd voor het eerst naar het ISS gelanceerd in 2018. Het is een doos ter grootte van een kleine koelkast die lasers en magneten gebruikt om atomen af te remmen tot ze bijna stil staan. Wanneer atomen deze extreme temperaturen bereiken, stoppen ze met zich gedragen als deeltjes en beginnen ze zich te gedragen als golven. Deze toestand, een Bose-Einsteincondensaat genoemd, laat onderzoekers kwantumeffecten waarnemen die normaal verborgen blijven door thermische beweging. De nieuwe upgrade, geïnstalleerd door astronauten tijdens een reeks ruimtewandelingen en interne onderhoudssessies, voegt een krachtiger koelsysteem toe dat nog lagere temperaturen kan bereiken voor langere periodes.
Waarom astronauten uren sleutelden aan een kwantumvriezer
Astronaut Jessica Meir was een van de bemanningsleden die aan de upgrade binnen het station werkten. Het werk omvatte het vervangen van kritieke onderdelen van het koelsysteem van het lab en het herijken van de laseropstelling. De upgrade is belangrijk omdat het ISS een unieke omgeving biedt voor kwantumexperimenten. Op aarde trekt de zwaartekracht aan atomen en verstoort metingen. In microzwaartekracht kunnen wetenschappers atomen veel langer op hun plek houden, waardoor ze meer tijd hebben om te bestuderen hoe kwantumsystemen zich gedragen. De nieuwe hardware stelt het lab in staat om zijn ultrakoude temperaturen met grotere stabiliteit te handhaven, wat betekent dat experimenten langer kunnen duren en schonere data kunnen opleveren.
Lokale mensen in Houston, waar NASA's Johnson Space Center zich bevindt, en in Pasadena, waar het Jet Propulsion Laboratory het Cold Atom Lab beheert, hebben het project op de voet gevolgd. Het lab is een van de weinige faciliteiten ter wereld die Bose-Einsteincondensaten in de ruimte kan produceren, en de upgrade vertegenwoordigt jarenlange technische arbeid van teams door het hele land.
Het Cold Atom Lab is niet zomaar een wetenschappelijk experiment. Het is een testbed voor technologieën die op een dag kunnen leiden tot betere atoomklokken, nauwkeurigere navigatiesystemen en nieuwe soorten sensoren. Door de grenzen te verleggen van hoe koud materie kan worden, hopen onderzoekers fundamentele waarheden over het universum te ontdekken die op geen andere manier gevonden kunnen worden.
