Физики смогли в условиях невесомости изучить конденсат Бозе — Эйнштейна — особую квантовую фазу материи, которая существует лишь при близких к абсолютному нулю температурах. Необходимые условия поддерживались в течение шести минут, что позволило авторам провести более ста экспериментов. Результаты изложены в журнале Nature.
В школьной физике обычно говорят о четырех агрегатных состояниях вещества: твердом, жидком, газообразном и плазме. Однако существует еще несколько специфических фаз, свойства которых определяются законами квантовой механики. Одна из них — это конденсат Бозе — Эйнштейна, который характеризуется тем, что образующие его частицы находятся в одном квантовом состоянии и проявляют единую динамику. Это понятие необходимо, чтобы объяснить такие явления, как сверхтекучесть и сверхпроводимость.
Ученые могут получать разреженные конденсаты Бозе — Эйнштейна из атомов, охлаждая их лазерами до миллиардных долей градуса. Физики давно хотели провести подобный эксперимент в космических условиях, так как невесомость позволяет проводить недоступные на Земле измерения. Для таких опытов конденсат нужно выпустить из ловушки, созданной лазерами и электромагнитными полями. На Земле он после этого быстро опускается на дно вакуумной камеры, однако в невесомости продолжает оставаться на месте. Благодаря этому, в частности, можно пробовать надувать из него пузыри, что помогает разобраться в природе его квантовых свойств.
23 января 2017 года желание физиков исполнилось — из Швеции была запущена небольшая ракета, поднявшаяся до высоты в 243 километра. В ней находилась автоматическая установка с пойманными в ловушку атомами рубидия. Полет позволил проводить эксперименты в невесомости в течение шести минут, в течение которых физики из Германии провели 110 экспериментов. Таким образом они опередили американских коллег, которые в мае 2018 года отправили на МКС полностью автономную установку для исследования конденсата Бозе — Эйнштейна и пока не отчитывались о результатах.