Los físicos quieren usar gases ultrafríos en el espacio para medir el campo gravitacional de la Tierra, someter el Principio de equivalencia de Einstein a una prueba precisa y también detectar ondas gravitacionales. El primer vuelo en un cohete sonoro hizo posible ahora probar las tecnologías necesarias ypasos experimentales necesarios para mediciones de esta naturaleza. Al hacerlo, el grupo generó un condensado de Bose-Einstein y pudo examinar sus propiedades en el espacio por primera vez.
El cohete de investigación MAIUS-1 fue lanzado desde el Centro Espacial Esrange en Suecia para un vuelo de 15 minutos a las 3:30 am CET el 23 de enero de 2017. El vuelo transportó la carga útil con el experimento para crear condensados de rubidio Bose-Einsteinátomos que se utilizarían para realizar mediciones precisas a alturas de hasta 240 kilómetros. Los gases cuánticos ultrafríos se pueden utilizar en condiciones de gravedad cero como sensores de alta precisión para la gravitación, por ejemplo, para determinar si los objetos están en el mismo campo gravitacionalen realidad caen al mismo ritmo que lo predicho por las teorías estándar. La gravedad cero hace posible verificar el llamado Principio de Equivalencia de Einstein con mucha más precisión de lo que sería posible en la Tierra. El representante de Mainz en el grupo de investigación dirigido por Leibniz Universität Hannover es profesorPatrick Windpassinger, del Instituto de Física de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU.
Durante el vuelo de 15 minutos, los investigadores generaron un condensado de Bose-Einstein a partir de átomos de rubidio cada dos o cuatro segundos utilizando un proceso automatizado. Un condensado de Bose-Einstein es un estado de la materia en el que los átomos tienen una temperatura muy cercana a la absolutacero y, por lo tanto, puede controlarse con gran precisión. Los investigadores utilizaron pulsos láser para transferir el condensado a un estado de supuesta superposición de mecánica cuántica. "Esto significa que los átomos están en dos ubicaciones diferentes al mismo tiempo", explicó el profesorPatrick Windpassinger, uno de los líderes del proyecto de la red de investigación nacional alemana. Este estado permite medir con precisión las fuerzas que impactan en los átomos.
Los experimentos gravitacionales también funcionan en la Tierra, como en las mediciones realizadas en torres de caída. Sin embargo, los tiempos de observación en gravedad cero son mucho más largos y, por lo tanto, los resultados obtenidos son más precisos.
El proyecto de investigación es el resultado de más de diez años de trabajo: "Desde un punto de vista técnico, es uno de los experimentos más elaborados que se haya realizado en un cohete", dijo Windpassinger. "El experimento tuvo que ser compacto ylo suficientemente robusto como para soportar las vibraciones durante el lanzamiento, pero también lo suficientemente pequeño y liviano como para caber dentro del cohete ".
Los físicos de Mainz proporcionan un algoritmo de software para el sistema láser
Los investigadores de la Universidad de Mainz desarrollaron un algoritmo de software especial específicamente para el cohete MAIUS-1 que ayudó a controlar el sistema láser del experimento correctamente. El sistema láser en sí también tuvo que desarrollarse, probarse y construirse en forma elaborada durante muchos años. Esta tarea se llevó a caboutilizando láseres de diodos miniaturizados por un equipo de la Humboldt-Universität zu Berlin y el Instituto Ferdinand Braun, el Instituto Leibniz de Tecnología de Alta Frecuencia FBH en Berlín, bajo la dirección del profesor Achim Peters. Los científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz desarrollaron la distribución del hazy sistema de manipulación en estrecha colaboración con el grupo encabezado por el profesor Klaus Sengstock de la Universität Hamburg. El sistema emplea una vitrocerámica especial llamada Zerodur hecha por Schott AG, Mainz, que es muy estable con respecto a los cambios de temperatura.
Tras el desarrollo de hardware y software, todavía hay factores impredecibles que pueden crear complicaciones en una empresa como esta. "Si no tiene suerte, el lanzamiento del cohete puede retrasarse una y otra vez unos días o incluso meses,"Debido a un problema técnico, mal tiempo o porque una manada de renos está cerca del lugar de aterrizaje", dijo el Dr. André Wenzlawski, investigador asociado del equipo del profesor Patrick Windpassinger que asistió al lanzamiento en Suecia en nombre de la Universidad de Mainz."Por lo tanto, estamos muy contentos de que funcionó". Sin embargo, todavía es demasiado pronto para obtener declaraciones o resultados concluyentes. Se planean otras dos misiones de cohetes y experimentos en la Estación Espacial Internacional ISS para los próximos años.
La misión de cohete de investigación a gran altitud MAIUS-1 fue implementada como un proyecto conjunto por Leibniz Universität Hannover, la Universidad de Bremen, Johannes Gutenberg University Mainz, Universität Hamburg, Humboldt-Universität zu Berlin, el Instituto Ferdinand Braun de Berlín, TU Darmstadt, La Universidad de Ulm y el Centro Aeroespacial Alemán DLR. La financiación del proyecto fue organizada por DLR Space Mission Management y el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Energía de Alemania proporcionó fondos sobre la base de una resolución del Bundestag alemán.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universität Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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