A cincea stare a materiei a fost observată pentru prima oară în spațiu

Oamenii de știință au reușit, la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS), să observe pentru prima oară în spațiu a cincea stare a materiei, o performanță a fizicii cuantice care va ajuta la înțelegerea mai exactă a acestei mecanici fascinante care guvernează lumea microscopică, scrie AFP.

Avansul a fost realizat la „Cold Atom Lab”, un micro-laborator instalat de NASA la bordul ISS în 2018 și dedicat experimentelor pe atomi la temperaturi negative extreme, apropiate de zero absolut, respectiv -273,2 grade Celsius, potrivit unui studiu publicat joi de revista Nature.

Operând de pe Terra, fizicienii au generat „condensatul Bose-Einstein”, gaze ultra-reci care formează o nouă stare a materiei (a „cincea stare” după cele solidă, lichidă, gaz și plasmă), prezis în anii 1920 de Albert Einstein și matematicianul indian Satyendranath Bose și observat pentru prima oară în 1995.

Aceste gaze sunt un agregat de mai multe zeci de mii de atomi care, răciți la temperaturi foarte joase, devin indisociabili unii de alții pentru a forma o unică undă și reacționează toți de aceeași manieră în același timp. Este vorba de o proprietate a cuanticii, mecanica ce guvernează lumea infinitezimalului, potrivit căreia o particulă (atom, ion, foton…) sau un grup de particule se pot afla în mai multe stări în același timp, formând un sistem legat indiferent de distanța care le separă.

Dar aceste proprietăți uluitoare sunt foarte dificil de observat, deoarece ele dispar la contactul cu lumea externă. Astfel, pentru a menține un atom în stare cuantică, trebuie stabilizat și apoi încetinită viteza sa, prin răcire. În laborator, aceste experimente sunt afectate de gravitația terestră, care accelerează inevitabil atomii.

De aici a venit ideea orientării spre spațiu, unde este posibilă recrearea unei căderi libere. Rezultatul: „atomii cunatici sunt prinși în capcană printr-o combinație de câmpuri magnetice și lasere; ei +plutesc+ mai mult timp: peste o secundă, față de zeci de milisecunde în general realizabile”, a explicat Kamal Oudrhiri, unul dintre autorii studiului.

Acest timp prelungit de observare, care permite măsurători mai precise, va ajunge în curând la 5 secunde, spune acest specialist în inginerie spațială al NASA.

„Ceea ce au reușit să facă este incredibil!”, a comentat Daniel Hennequin, fizician specializat în cuantică la CNRS. „Ne va permite să înțelegem mai bine mecanica cuantică, o știință care în curând va sărbători 100 de ani și care nu a fost niciodată pusă în discuție de experimente dar care nu a fost niciodată cu adevărat înțeleasă deoarece este complet contraintuitivă”, a comentat el.

Condensatele Bose-Einstein se află la granița dintre lumea microscopică, guvernată de mecanica cuantică, și cea macroscopică, guvernată de fizica „clasică” dar „despre care teoria ne spune că este de asemenea cuantică”, a continuat cercetătorul.

O mai bună cunoaștere a acestei a cincea stări a materiei ar putea aduce mai multă lumină asupra unuia dintre marele mistere ale Universului, materia neagră, această masă invizibilă care populează galaxiile, dar cu efecte neexplicate, crede prédit Kamal Oudrhiri.