국제 우주 정거장 한구석에 매우 멋진 시설이 자리잡고 있습니다. Cold Atom Lab은 원자를 화씨 영하 459도(섭씨 영하 273도)까지 냉각할 수 있는 곳입니다. 거의 절대 영도에서 원자는 진동을 거의 멈추고 보스-아인슈타인 응축물이라는 상태에 도달할 수 있습니다. 이를 통해 연구자들은 원자와 그 상호 작용에 대한 이론을 테스트할 수 있으며 이제 초저온 원자를 사용하여 주변 환경의 변화를 감지할 수 있습니다.
이 연구에서는 원자를 사용하여 중력과 같은 힘을 측정하는 원자 간섭계라는 양자 도구를 사용합니다. 이러한 도구는 지구에도 존재하지만, 행성 표면에는 지구의 중력을 처리해야 하기 때문에 도구의 민감도가 떨어집니다. 우주의 미세 중력 환경에서 원자는 훨씬 더 정밀한 방식으로 더 오랫동안 측정될 수 있으며, 연구자들은 이 장비를 사용하여 우주 정거장의 진동을 감지할 수 있었습니다.
NASA 제트 추진 연구소의 Cold Atom Lab 프로젝트 과학자 Jason Williams는 성명 에서 “이 이정표에 도달하는 것은 엄청나게 어려웠으며 우리의 성공이 항상 주어진 것은 아니었습니다.”라고 말했습니다. "이를 실현하려면 팀의 헌신과 모험심이 필요했습니다."
이제 팀은 우주에서 원자 간섭계의 사용을 시연했으므로 이 기술은 모든 종류의 미래 응용 분야에 사용될 수 있습니다. 이는 이론적 모델 테스트부터 지구상 물의 움직임 추적에 이르기까지 다양하며 암흑 물질 및 암흑 에너지와 같은 주제를 밝히는 데 도움이 되는 실험에 사용될 수 있습니다.
“원자 간섭계는 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 새로운 방식으로 테스트하는 데에도 사용될 수 있습니다.”라고 버지니아 대학의 수석 연구원인 Cass Sackett가 말했습니다. “이것은 우리 우주의 대규모 구조를 설명하는 기본 이론이며, 이 이론에 우리가 올바르게 이해하지 못하는 측면이 있다는 것을 우리는 알고 있습니다. 이 기술은 우리가 이러한 격차를 메우고 우리가 살고 있는 현실에 대한 보다 완전한 그림을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다.”
이 기술은 항공기나 선박의 항법 개선 등 실용화에도 활용될 것으로 기대된다. 로체스터 대학의 연구원인 Nick Bigelow는 “우주 기반 원자 간섭계는 일상 생활에 영향을 미치는 흥미롭고 새로운 발견과 환상적인 양자 기술로 이어질 것이며 우리를 양자 미래로 이끌 것이라고 기대합니다.”라고 말했습니다.
이 연구는 Nature Communications 저널에 게재되었습니다.