寒冷和偏远：将酷炫的量子研究带入太空

今年五月，一枚轨道ATK Antares火箭发射到太空，成为绕地球运行的最酷实验室之一。实际上，它是一个超冷的，被称为冷原子实验室。

多年来，在规划中，CAL就是一个价值7000万美元的国际空间站设备，包括由弗吉尼亚大学物理学家Cass Sackett设计和指导的实验。

使用激光和磁铁来控制真空室中的原子，冷却器大小的实验室允许Sackett和一个国际团队的同事在太空(远程，来自地球)做蓝色星球上无法做到的事情 - 即行为持续试验最基本水平的物质如何在超低温下的“微重力”条件下运行。由于地球的强烈重力影响原子的运动，这是CAL实验中感兴趣的主题，因此不能在地球上做得那么好。

“近乎失重的轨道使我们能够放慢速度来爬行原子的运动，几乎就像它们被冻结在原地一样，让我们​​能够观察到我们在地球物理实验室中从未观察到的行为，”Sackett说。“CAL应该让我们更好地理解重力本身，以及量子力学的新应用。”

量子力学是一个重要但看似奇怪的物理领域，其中日常牛顿物理学的规则落在了路边，原子从精确位置的单个实体转移到某种程度上同时在许多地方并且在波浪中组合在一起。CAL实验通过巧妙的技术和技术在零下-4华氏度(比在自然界任何地方发生的更冷)进行，可以提供新的见解，因为原子被迫减速并且在创造的物理条件下表现得非常不自然。

“量子力学负责从计算机到荧光灯的各种技术，”Sackett说。“通过推动量子力学进入这一新体制，我们希望开辟新的应用和新的科学。”

CAL实验可以为太空旅行提供更精确的导航系统，基于微小引力变化的地球测绘系统和使用新的测绘技术改进的自然资源搜索方法。

Sackett将于本月开始他自己的实验，并与其他大学的科学家分享CAL的实验时间，所有科学家都指导地球活动，就像地球上的天文学家使用太空观测站进行实验一样。这些实验由美国国家航空航天局的喷气推进实验室协调，其中使用无线电链路将指令上传到CAL并下载结果数据。

“物理学家现在已经在地球上进行了30多年的实验，从一开始就很明显，在零重力下工作会带来巨大的优势，”Sackett说。“很高兴看到这个梦想终于实现了，甚至更好地成为参与其中的人之一。”