مختبر ناسا للذرات الباردة في الفضاء يُنتج أغرب حالات المادة

يحقق مختبر الذرات الباردة على متن محطة الفضاء الدولية طفرة علمية بإنتاج تكثف بوز-أينشتاين في بيئة انعدام الجاذبية، مما يمكّن من دراسة الظواهر الكمية بدقة غير مسبوقة.

تحرير
ألمعي · هيئة التحرير
النشر
٢٤ يونيو ٢٠٢٦
المصدر
ScienceDaily
القراءات
١
الوقت
قراءة دقيقتين
فقاعات غاز فائق البرودة في مختبر ناسا للذرات الباردة على متن المحطة الفضائية

في عام 2018، أطلقت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا مختبراً فريداً من نوعه على متن محطة الفضاء الدولية، لا يتجاوز حجمه ثلاجةً صغيرة، غير أنه يُجري تجارب كانت مستحيلة على كوكب الأرض. هذا المختبر هو مختبر الذرات الباردة، الذي يبرّد الذرات إلى درجات حرارة تقترب من الصفر المطلق، مُنتجاً ما يُعدّ من أغرب حالات المادة المعروفة: تكثف بوز-أينشتاين.

تكثف بوز-أينشتاين هو حالة المادة الخامسة، تظهر حين يُبرَّد غاز من ذرات الروبيديوم أو البوتاسيوم إلى درجات حرارة تقترب من ناقص 273 درجة مئوية. عند تلك البرودة الشديدة، تفقد الذرات هويتها الفردية وتتصرف كموجة كمية واحدة موحّدة؛ ظاهرة يُطلق عليها الفيزيائيون موجات المادة. هذا التحول الجذري في سلوك المادة يمنح العلماء القدرة على مراقبة قوانين ميكانيكا الكم مضخّمةً بشكل يكفي للرصد والقياس المباشر.

في يونيو 2026، أعلنت ناسا عن إجراء الترقية الرابعة للمختبر منذ تشغيله، مما أضاف قدرات جديدة وأتاح لخمس فرق علمية دولية استخدامه في آنٍ واحد. تشمل التحسينات الأخيرة تصميماً جديداً لفخ المجال المغناطيسي يُتيح تشكيل سحب الغاز الكمي بأشكال مختلفة، فضلاً عن مصادر معدنية محسّنة تُطيل مدة الدراسة وتُعزز جودة النتائج.

يقول جايسون ويليامز، العالم الرئيسي للمشروع في ناسا: عند أشد درجات البرودة، تتصرف المادة بطريقة مختلفة جذرياً عن كل ما نعرفه في تجاربنا اليومية، موضحاً أن هذا يُتيح قياسات فائقة الدقة للزمن والجاذبية والحركة.

يكمن السبب في اختيار الفضاء بدلاً من المختبرات الأرضية في مزايا بيئة الجاذبية الصغرى. على الأرض، حتى أكثر المختبرات تطوراً لا تستطيع الحيلولة دون تأثير الجاذبية على الغازات المبرّدة، مما يُحدّ من مدة التجارب وجودتها. أما في مدار المحطة الفضائية، فتتشكّل سحب الغاز الكمي بصورة كروية متناسقة وتبقى ثابتة لفترات أطول بكثير، مما يمنح العلماء وصولاً إلى درجات حرارة أدنى وموجات مادية أكبر وأكثر استقراراً.

تبرز آفاق تطبيقية واسعة من وراء هذه الأبحاث. تكنولوجيا التبريد بالليزر وأشباه المستشعرات الكمية التي تُختبر في المختبر قد تُفضي في المستقبل إلى تطبيقات عملية متنوعة: من قياس الجاذبية من الفضاء لرصد تغيرات الجليد والمياه الجوفية على الأرض، إلى بناء ساعات ذرية بدقة تتجاوز ما هو ممكن اليوم بما يعزز أنظمة تحديد الموقع العالمي.

تنعكس نتائج مختبر الذرات الباردة على مسيرة العالم العربي نحو التقنيات المتقدمة؛ فالإمارات والمملكة العربية السعودية وقطر تستثمر في مجال الحوسبة الكمية والتقنيات الفيزيائية المتقدمة ضمن إطار رؤى التنويع الاقتصادي، وتسعى إلى شراكات بحثية مع مراكز علمية دولية. وتُشير وكالة الفضاء الإماراتية إلى أن توسيع مشاركة الباحثين العرب في تجارب المحطة الفضائية الدولية هدف استراتيجي ضمن خطة الإمارات الفضائية 2031، مما يجعل هذا النوع من البحوث الفضائية الأساسية جزءاً من أفق التعاون المستقبلي.

يعمل في المختبر حالياً فرق من الولايات المتحدة وأوروبا وآسيا، إذ يتحكم كل فريق في تجاربه عن بُعد من مختبراته الأرضية. ما يبدو اليوم علماً نظرياً بعيداً عن التطبيق قد يُشكّل ثورة تقنية في عقود قادمة، تماماً كما أن أبحاث ميكانيكا الكم الأولى في القرن العشرين هي التي فتحت الطريق أمام ثورة الحوسبة التي نعيشها اليوم. في عالم يتسابق فيه الجميع نحو الفضاء، تُذكّرنا هذه التجارب الهادئة بأن القيمة الحقيقية للفضاء تكمن أحياناً في المختبرات الصغيرة التي تستكشف قوانين الكون الجوهرية.

المصدر الأصلي
ScienceDaily
قراءة المقال الأصلي ↗
قصة اليوم · كل صباح

أعجبك التقرير؟ استلم واحداً كل صباح.

قصةٌ تقنية واحدة تستحقّ وقتك، بالعربية. بلا إعلانات، بلا إزعاج.

بلا إعلانات · إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة · بياناتك آمنة

اقرأ أيضًا

المزيد من علوم

تصور فني لتوسع الكون وتأثير الطاقة المظلمة على انتشار المجرات في الفضاء

دراسة دولية كبرى تؤكد: الكون لا يزال يتسارع في تمدده والطاقة المظلمة باقية

فريق بحثي دولي بقيادة جامعة ساوثهامبتون يدحض الادعاءات الأخيرة بتباطؤ تمدد الكون، مؤكداً بتحليل دقيق للمستعرات العظمى أن الطاقة المظلمة تواصل دفع الكون نحو التسارع الكوني.

ScienceDaily
نهر ثواتس الجليدي في القارة القطبية الجنوبية كما يبدو من طائرة بحثية في مشروع IceBridge

مئات الزلازل الخفية اكتُشفت قرب نهر ثواتس الجليدي وتُهدد برفع البحار ثلاثة أمتار

رصد علماء أستراليون 245 زلزالاً جليدياً مخفياً بالقرب من نهر القيامة الجليدي بأنتاركتيكا بين 2010 و2023، وهي إشارات تُحذر من تسارع وتيرة ذوبانه وعواقبه الكارثية على مستويات البحار عالمياً.

ScienceDaily
تصور فني لدماغ بشري مضيء يرمز لتحسن الوظائف المعرفية جراء تنقية الهواء

دراسة: مرشحات هيبا تُحسّن الوظيفة التنفيذية للدماغ بنسبة 12% في شهر واحد فقط

تجربة سريرية أمريكية تُثبت أن استخدام أجهزة تنقية الهواء بمرشح هيبا في المنزل لمدة شهر واحد يُحسّن أداء الدماغ لدى البالغين فوق الأربعين بنسبة 12%، مما يكشف أثر تلوث الهواء على الوظائف المعرفية.

ScienceDaily
تصور فني للشذوذ الحراري في الوشاح الداخلي للمريخ يُظهر الجزء الجنوبي الأشد سخونة

علماء يكشفون شذوذاً حرارياً ضخماً في أعماق المريخ يفوق بمئات الدرجات توقعاتنا

باحثو كالتك يكشفون أن الجزء الجنوبي من باطن المريخ أشد حرارةً بمئات الدرجات من الشمال وقد يكون منصهراً جزئياً، وهو ما يفسر لغز المغناطيسية والزلازل المريخية.

ScienceDaily
الحاسوب الكمي IBM Q System One في معرض لاس فيغاس 2019

الحاسوب الكمي لشركة IBM يحل مسألة تعجز عنها الحواسيب الكلاسيكية في 15 دقيقة

حقق باحثو IBM وجامعة شيكاغو إنجازاً تاريخياً في الحوسبة الكمية باستخدام 70 كيوبتاً منطقياً مصحَّح الأخطاء، إذ أتموا عملية حسابية معقدة في ربع ساعة فقط.

ScienceDaily
نهر جليدي صخري في المرتفعات الأمريكية

باحثون يكتشفون خزاناً جليدياً ضخماً مختبئاً في باطن جبال ولاية يوتا الأمريكية

استخدم فريق بحثي قياسات الجاذبية لرسم خريطة ثلاثية الأبعاد لنهر جليدي صخري مدفون تحت جبل تيمبانوغوس في يوتا، تبيّن أنه يحوي ما يكفي لملء 600 مسبح أولمبي.

ScienceDaily