NASA กำลังสร้างสสารสถานะที่ 5 ในอวกาศ
เชื่อว่าหลายคนอาจจะมองข้ามไปว่าสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ไม่ได้เป็นเพียงแค่ที่อยู่อาศัยของนักบินอวกาศเท่านั้น แต่มันคือห้องแล็บขนาดมหึมาที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ศึกษาทุกอย่างตั้งแต่ชีววิทยาไปจนถึงฟิสิกส์ชั้นสูง และหนึ่งในงานวิจัยที่ล้ำสมัยที่สุดในตอนนี้คือการที่ NASA กำลังสร้างสสารสถานะที่ 5 ในอวกาศ เพื่อขยายขอบเขตความเข้าใจเรื่องควอนตัมให้กว้างไกลกว่าเดิม
NASA กำลังสร้างสสารสถานะที่ 5 ในอวกาศ
เมื่อไม่นานมานี้ NASA ได้ประกาศอัปเดตโครงการ Cold Atom Lab ครั้งที่ 4 ซึ่งถือเป็นห้องปฏิบัติการสุดพิเศษที่ตั้งอยู่บนสถานีอวกาศ ห้องแล็บแห่งนี้มีขนาดประมาณตู้เย็นขนาดเล็ก แต่สามารถทำอุณหภูมิได้เย็นจัดถึง -273 องศาเซลเซียส หรือต่ำกว่าจุดเยือกแข็งที่เข้าใกล้ศูนย์สมบูรณ์ (Absolute Zero) เมื่อรวมกับสภาพไร้น้ำหนัก (Microgravity) บนอวกาศ นี่จึงเป็นสภาวะที่สมบูรณ์แบบที่สุดสำหรับการศึกษา Bose-Einstein condensate หรือที่เรารู้จักกันในนามสสารสถานะที่ 5
ทำไมต้องไปสร้างสสารสถานะที่ 5 ในอวกาศ?
การวิจัยครั้งนี้ไม่ได้ทำเพื่อความเท่เพียงอย่างเดียว แต่เป็นการต่อยอดจากสิ่งที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้เคยทำนายไว้ในปี 1924 ว่าเมื่ออะตอมถูกทำให้เย็นลงจนเกือบถึงศูนย์สมบูรณ์ พวกมันจะรวมตัวกันเป็นหน่วยควอนตัมเดียวที่มีคุณสมบัติแปลกประหลาด โดยในอวกาศเราสามารถศึกษาคลื่นควอนตัมขนาดใหญ่ได้ยาวนานและแม่นยำกว่าการทำในห้องแล็บบนโลก ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญสู่เทคโนโลยีควอนตัมยุคใหม่ ไม่ว่าจะเป็น:
- ระบบการวัดค่าเวลาและแรงโน้มถ่วงที่แม่นยำขึ้น
- พัฒนาวัสดุตัวนำยิ่งยวด (Superconductivity) ที่มีความต้านทานไฟฟ้าเป็นศูนย์
- การสร้างเทคโนโลยีสื่อสารและคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพสูง
โดยปกติแล้ว การทำให้นักวิทยาศาสตร์เห็นภาพสสารในสถานะนี้ถือเป็นเรื่องยากมาก จนกระทั่งเราทำสำเร็จทางห้องปฏิบัติการในปี 1995 แต่สภาวะบนสถานีอวกาศช่วยให้นักวิจัยสามารถจัดการกับอะตอมได้ดียิ่งขึ้นไปอีกขั้น
กระบวนการทำงานใน Cold Atom Lab เริ่มต้นจากการทำให้โลหะอย่างรูบิเดียมหรือโพแทสเซียมร้อนขึ้นจนเป็นก๊าซ จากนั้นใช้เลเซอร์ยิงเพื่อดึงพลังงานความร้อนออกจนก๊าซเย็นลง และปิดท้ายด้วยการใช้กับดักแม่เหล็กเพื่อหยุดการเคลื่อนที่ของอะตอมให้ได้มากที่สุด ในขณะที่ NASA กำลังสร้างสสารสถานะที่ 5 ในอวกาศ ผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนนี้ พวกเขากำลังเปิดประตูสู่ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาล ซึ่งอาจเปลี่ยนชีวิตประจำวันของเราในอนาคตเฉกเช่นที่เลเซอร์หรือคอมพิวเตอร์เคยทำได้มาแล้วในอดีต
หากเราทำความเข้าใจพฤติกรรมสุดแปลกของสสารที่อุณหภูมิต่ำสุดขีดนี้ได้สำเร็จ เราอาจจะได้เห็นการก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีครั้งใหญ่ที่สุดในศตวรรษนี้ นี่ไม่ใช่แค่การทดลองในห้องปิดตาย แต่มันคือการค้นหาคำตอบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของฟิสิกส์สมัยใหม่