[과학/우주] 최초로 만들어진 우주궤도 정거장의 "이상한 양자 " 연구소

오늘은 우주궤도에서 이상한 양자상태를 연구할 수 있는 환경을 만들어 내었다는 기사를 보고 그 내용을 전달해 드립니다. 과학에 관심이 있으신 분들은 한번 읽어보셔도 좋을 것 같아요. 

국제 우주 정거장은 지구밖 우주에서 떠있기 때문에 무중력상태로 존재하기 때문에 우주 비행사는 무게가 나가지 않으며 원자또한 무게가 없게 되는데요,

이러한 무중력상태로 인해 Bose-Einstein condensate이라고 알려진 "이상한 양자 상태 물질"을 이런 환경에서는 쉽게 연구 할 수 있다고 합니다. 우주 정거장에서 만들어진 최초의 Bose-Einstein condensate는 6월11일 네이쳐에 발표되었다고 하네요.

우주궤도에서 "이상한 양자 상태 물질"를 연구할 수 있게 되었기 때문에, 이 연구를 통해 과학자들의 기본 물리학에 대한 이해를 돕게 되었고, 양자 측정 시 더욱 민감하게 측정 할 수 있게 되었다고 합니다.

Bose-Einstein condensate은 특정 유형의 원자가 하나의 통합 된 상태에서 낮은 온도로 냉각 할 때 나타난다고 하며, 2018 년 우주 정거장에 해당 시설이 설치되었다고 하네요.

원자는 궤도에서 자유 낙하하여 중력에 의해 지속적으로 급락하여, 롤러 코스터가 갑자기 떨어지면 라이더가 느끼는 것과 같은 무중력을 생성하는데, 미세 중력으로 알려진 이러한 조건들이 Bose-Einstein condensate 연구에 이상적인 환경이라고 합니다.

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부가설명

※사실 우주궤도에서 정지위성이나 우주정거장은 계속해서 지구와 같은 속도로 움직이면서 지구쪽으로 자유낙하하고 있는상태라고 하더라구요, 지구가 둥글기 때문에 지상에 닿지 못하고 계속해서 지구와 위성사이의 간격이 좁혀지지 않는 것이죠. 

 

 

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미세 중력의 또 다른 장점은 기괴한 물질의 측정을 더 오랜 시간 동안 할 수 있는 것인데요, 일반적으로 원자는 트랩에서 방출 된 후 중력이 원자를 끌어당기기 전에 빠르게 이미지화되버린다고 합니다. 하지만 우주에서는 미세 중력상태에서 1.1 초 동안 방출 된 원자를 관찰 가능하다고 하며, 지구에서는 동일한 기술로 약 40 밀리 초라는 관측 시간밖에 얻을 수 없다고 하네요.

※밀리(mili): 10-3(1000분의 1), 기호: m
40밀리 초: 1000분의 40: 0.04초

 

관찰 시간이 길수록 더 민감한 측정이 가능한데 행성의 다른 부분에서 지구의 중력이 어떻게 변하는지 등 힘을 측정하는 데 사용될 수 있고 해수면 상승과 같은 현상을 측정 할 수 있다고 합니다.

이런 양자 물질은 아인슈타인의 등가 원칙 (SN : 12/4/17)과 같은 물리학의 기본 원리를 테스트하는 데 사용될 수 있을 것으로 보고 있다고 합니다. 

이전에 실험을 진행할 때는 우주로 로켓을 빠르게 쏘아 올린 후 지구로 빠르게 떨어뜨리거나 타워에서 장치를 위로 쏘아 올린 후 떨어뜨리는 방식으로 Bose-Einstein condence물을 연구했습니다. 그러나 짧은 비행시간동안 실험이 시행되기 때문에 실험할 수 있는 횟수가 제한될 수 밖에 없었습니다. 

 

※기사에서 보면 우주에서 자유낙하하고 있는 우주정거장에서 실험을 한다고 하는데요, 미세중력이라고 불리는 자유낙하 상태에서 해당 실험을 하는데 최적화 됬다는 내용인 것 같네요.

 

독일의 라이프니츠 대학교 하노버 물리학자 마이케라크만 (Mike Lachmann)은 “이건 우주 정거장의 가장 큰 장점”입니다. 약 2 년 동안 우주 정거장에 설치된 Cold Atom Lab에서 이미 실험에 충분한 시간을 보냈어요." Lachmann은 “우주정거장에서 실험을 하는 사람들은 정말 정말 흥미 진진한 일을 할 수 있게되었다"고 이야기 하였습니다.