<물질의 제5상태>를 국제우주정거장에서 창출하는 데에 성공(미국의 연구)

<물질의 제5상태>를 국제우주정거장에서 창출하는 데에 성공(미국의 연구)

 

 

물질 상태라고 하면 먼저 기체, 액체, 고체가 생각에 떠오른다. 상세한 사람이라면 다시 프라스마도 지적할는지 모른다.

그런데 그 이외에도 제5의 상태가 있다. 그것을 보스-아인슈타인응축(Bose–Einstein condensation）(BEC=보스-아인슈타인 응축은 보손 입자들이 절대 영도에 가까운 온도로 냉각되었을 때 나타나는 물질의 상이다. 위키백과)이라 한다.　

대량의 원자를 절대영도 가까이까지 냉각시켰을 때 그것이 돌연 최저 에너지의 상태로 떨어지는 상태를 말한다. 그 때 원자는 하나인 말하자면 <초원자(超原子)>로서 활동하게 된다.

그래서 요즘 캘리포니아공과대학의 연구팀이 이 보스 아인슈타인 응축을 우주에서 만들어 내는 데에 성공했다고 한다.

 

보스-아인슈타인 응축의 문제점

 

보스-아이슈타인응축이 최초로 만들어진 것은 25년 전의 일이다. 지금은 전 세계의 연구소에서 생성되고 있지만 하나의 커다란 문제가 있었다.--중력이다.

이 상태를 만들어내는 데는 레저로 원자를 절대영도 가까이까지 냉각시켜 그것을 자기광학트랩으로 잡지 않으면 안 된다. 그런데 그 제어는 매우 미묘해서 지구의 중량에 따라 방해를 받는다.

그래서 지상에서보다 더 중력이 약한 국제우주정거장에서 보스-아인슈타인응축을 만들어내려고 2018년에 국제우주정거장에 가지고 간 것이 <골드 아톰. 라보（Cold Atom Lab ：CAL）>라는 NASA의 실험설비이다.

 

중력이 약한 우주정거장에서 분석을 가능하게

 

지구상에서는 중력이 있기 때문에 보스-아인슈타인응축에 의하여 출현한 초원자를 분석할 수 있는 시간은 수십 밀리 초뿐이다.

그러나 이번 국제우주정거장에서 골드 아톰 라보를 이용한 바 1초 이상 분석할 수가 있었다고 한다.

다시 미소중력 하에서는 원자를 포착하기 위한 에너지가 적어도 할 수 있다. 그것은 보스-아인슈타인응축을 보다 저온도에서 실현할 수 있다는 것이다. 온도가 낮으면 양자의 불가사의 한 효과를 한층 확실히 관측할 수가 있다.

 

자연의 구조를 해명하는 루트로서

 

이번 연구에서는 보스-아인슈타인응축은 루비듐(rubidium=루비듐은 화학 원소로 원소 기호는 Rb이고 원자 번호는 37이다. 루비듐은 무르고, 은백색의 알칼리 금속이다. 원자량은 85.4678이다. 자연적인 루비듐은 반응이 격렬하고 아주 빠른 산화 같은 다른 알칼리 금속의 성질을 가지고 있다. 위키백과) 원자로 만들어졌다.
연구팀의 로버트 톰프슨(Robert Thompson)씨에 따르면 금후는 여기에 칼륨원자를 더해서 2종의 응축이 섞였을 때 어떻게 되는지를 조사하기도 하고 우주에서밖에 실현 불가능한 구형의 응축을 만들어낼 예정인 듯하다.

<지금까지 자연의 내부구조는 입자가속기나 천체관측에 의하여 해명되었으나 금후는 냉각한 원자가 커다란 역할을 다하게 될 것이다.>고 톰프슨씨는 말하고 있다.

 

궁극의 만물의 이론은 탄생하는가?

 

현재 고전물리학에 따른 일상의 세계와 양자역학이 지배하는 미크로의 세계를 착실히 연결하여 합칠 수 있는 이론은 없다.

그러나 이 2개의 세계의 경계를 넘어서 존재하는 보스-아인슈타인응축은 불가사의 한 미크로의 세계의 구조를 해명하는 힌트가 될는지 모른다.

그것이 해명되었을 때 언젠가는 우주에서 극소의 세계까지 모든 물리법칙을 설명할 수 있는 궁극의 <만물의 이론>은 탄생할 것인가?

이 연구는 『Nature』(6월 11일부)에 게재되었다.

출처=News.biglobe.ne.jp>trend>kpa 2