Bientôt un nouveau laboratoire « d’atomes froids » sur l’ISS

Alexandre Misourkine devant la première génération du dispositif d'atomes froids sur l'ISS.

Alexandre Misourkine devant la première génération du dispositif d'atomes froids sur l'ISS.

Nous reproduisons ici un article de l'envoyé spécial de TASS sur l'ISS, le cosmonaute Alexandre Misourkine:

Le nouveau laboratoire BECCAL pour les expériences avec les atomes froids sera lancé sur l'ISS dans trois ans. Cela a été annoncé à TASS par un membre du Conseil international de l'École scientifique et éducative Cosmos de l'Université d'État Lomonosov de Moscou, chercheur principal au laboratoire de propulsion à réaction de la NASA Vyacheslav Touryshev.

"Le prochain instrument que nous préparons s'appelle BECCAL. Ce laboratoire sera lancé dans trois ans", a déclaré Touryshev.

Le scientifique a précisé que le nouveau laboratoire créera des condensats Bose - Einstein avec des températures plus basses que le précédent. Il sera capable de refroidir les atomes jusqu'à 1 picokelvin.

Principe de fonctionnement

Selon le spécialiste, le principe de fonctionnement du laboratoire repose sur l'effet de lasers optiques sur les atomes d'une substance : ils les refroidissent et les transfèrent à l'état d'énergie le plus bas à une température de 200 nanokelvin. Dans cet état, un nuage d'un million d'atomes commence à se comporter comme un tout, représentant un nouvel état quantique de la matière (un nuage de condensat de Bose - Einstein), qui a des propriétés ondulatoires.

La moitié de ce million d'atomes peuvent être déphasés avec des lasers. Ensuite, les deux nuages ​​avec des phases différentes sont réunis à nouveau, formant un interféromètre atomique - un outil pour étudier l'interaction des ondes d'une telle matière quantique. Dans ce cas, le moindre mouvement (accélération ou rotation) modifie l'image d'onde formée par l'interaction de ces ondes.

"Lorsque ces vagues d'atomes se rencontrent à nouveau, le modèle d'onde résultant peut mesurer de très petites valeurs d'accélérations et de rotations, offrant des opportunités uniques pour la métrologie de précision. De telles études permettront la création de capteurs quantiques sensibles à de très petites influences dynamiques" a expliqué le scientifique.

Sur Terre, les faisceaux d'atomes étaient dans l'état nécessaire à l'expérience pendant une milliseconde, grâce à l'apesanteur dans le premier laboratoire d'atomes froids (CAL), ce temps a été porté à une seconde. Dans le nouveau laboratoire, il sera possible de travailler avec eux plus longtemps, jusqu'à une minute.

"De plus, dans le nouveau laboratoire BECCAL, il est prévu de travailler avec des atomes de différents éléments afin d'étudier leurs caractéristiques et la possibilité de leurs applications pratiques", a noté Touryshev.

Application des atomes froids

Selon Touryshev, l'étude des atomes froids permettra à l'avenir de créer des dispositifs sensibles aux plus petites accélérations et rotations.

"C'est-à-dire que nous aurons ainsi accès à tous les éléments du mouvement, et en même temps nous pourrons les mesurer avec la plus grande précision", a ajouté le spécialiste.

Des mesures précises, réalisées à un niveau dépassant largement les capacités modernes, permettront notamment d'utiliser des interféromètres atomiques pour rechercher les ondes gravitationnelles émises lors de l'interaction de trous noirs ou d'étoiles à neutrons.

Un équipement plus précis, selon le scientifique, permettra d'utiliser le champ gravitationnel du soleil comme "lentille" afin d'obtenir des images des objets observés avec la plus haute résolution disponible pour la science moderne. Dans le cadre du projet en cours de développement, il est prévu d'envoyer un engin spatial dans la région focale de la lentille gravitationnelle du Soleil pour des études directes d'exoplanètes.

"Avec un télescope d'un mètre, il sera possible de voir une exoplanète à 100 années-lumière avec une précision de 20 à 25 km à sa surface", a déclaré Touryshev.

Source et crédit photographique: TASS/Alexandre Misourkine