NASA modernizovala unikátní Cold Atom Lab na ISS: V extrémním chladu posouvá hranice kvantové fyziky

16. června 2026Inovace

Astronauti na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) právě spustili vylepšenou laboratoř Cold Atom Lab (CAL) agentury NASA. Toto jedinečné zařízení je navrženo tak, aby zlepšilo způsob, jakým vědci zkoumají základní fungování hmoty a vyvíjejí nové kvantové technologie. Díky unikátnímu prostředí mikrogravitace ve vesmíru může laboratoř provádět špičkový výzkum, který by na Zemi nebyl možný.

Kvantová věda se zabývá studiem hmoty v nejmenších měřítkách, jako jsou atomy, elektrony a jednotlivé částice světla. Ačkoli si atomy snadno představíme jako kulečníkové koule odrážející se jedna od druhé, vykazují také vlnové chování, mohou existovat současně na dvou místech najednou a dokonce se mohou navzájem prolínat. Cold Atom Lab, která je velká asi jako malá lednička a je řízena ze Země, ochlazuje atomy na teploty pod minus 237 stupňů Celsia. Při tomto extrémním chladu, těsně nad absolutní nulou, atomy tvoří velký kvantový objekt nazývaný Bose-Einsteinův kondenzát (BEC) – pátý stav hmoty, který přesahuje pevné látky, kapaliny, plyny a plazmu. Tento objekt se řídí pravidly kvantové mechaniky, přestože je mnohem větší než subatomární částice, a mikrogravitace na nízké oběžné dráze Země pomáhá tyto vlny ještě zvětšit.

„Při nejchladnějších teplotách se hmota chová drasticky odlišně od všeho, co jsme zažili,“ řekl Jason Williams, projektový vědec pro Cold Atom Lab v NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) v jižní Kalifornii, která zařízení postavila. „Vlnová povaha hmoty dominuje a ultrachladná hmota se může chovat způsoby, které jsou nejen neočekávané, ale které také umožňují extrémně přesná měření času, gravitace a pohybu. Laboratoř má spoustu nástrojů – zejména s tímto nejnovějším vylepšením – které nám umožňují zkoumat povahu vesmíru.“ Projekt podporuje pět mezinárodních týmů studujících základní fyziku a testuje připravenost kvantových nástrojů pro budoucí mise v oblasti vědy o Zemi a průzkumu vesmíru.

Srdcem Cold Atom Lab je komplexní soubor přístrojů nazývaný vědecký modul. Vylepšený modul byl vypuštěn 11. dubna v rámci mise Commercial Resupply Services na vesmírnou stanici, což umožnilo nové druhy experimentů. Pro každý experiment je proužek rubidia nebo draslíku zahřát na teplotu až 400 °C, což je dostatečně horké na to, aby se v komoře s vakuem vytvořil plyn. Lasery naladěné na specifické frekvence jsou pak vystřeleny na plyn, čímž se z atomů odvádí energie a ochlazují se zpomalením. Jakmile plyn dokončí fázi laserového chlazení, magnetická past plyn zachytí a udrží na místě. Prostřednictvím řady složitých technik laboratoř dále snižuje energii atomového mraku, čímž ho téměř zastaví a maximalizuje jeho čas v mikrogravitaci.