En 2017, une équipe de chercheurs dirigée par l'Université Leibniz de Hanovre a réussi à générer des condensats de Bose-Einstein dans l'espace dans le cadre de la mission de fusée MAIUS-1. Les condensats de Bose-Einstein décrivent un état de la matière très inhabituel proche du zéro absolu et peuvent être illustrés par une seule fonction d'onde. Grâce à des analyses chronophages, les chercheurs ont étudié différents composants du condensat. Leurs résultats ont été publiés dans la revue scientifique Communication Nature . Cela marque le début de mesures extrêmement précises par interférométrie atomique dans l'espace.

Selon le Dr Maike Lachmann de l'Institut d'optique quantique, l'un des auteurs de l'étude, les applications possibles incluent des tests précis dans le domaine de la physique fondamentale, comme l'universalité de la chute libre. De plus, leurs découvertes pourraient être utilisées pour une navigation de haute précision, Observation de la Terre via des mesures du champ gravitationnel de la Terre, ainsi que dans le cadre de la recherche de l'énergie noire ou de la détection d'ondes gravitationnelles.

Les condensats de Bose-Einstein dans l'espace sont actuellement considérés comme la source la plus prometteuse d'interférométrie atomique. Dans ce but, une onde de matière est libérée en chute libre et analysée au moyen d'un interféromètre. La précision de la mesure augmente avec la durée de la chute libre dans l'interféromètre. Sur Terre, la microgravité à court terme peut être obtenue dans des tours de chute spéciales ou des chambres à vide très longues. Cependant, des périodes de chute beaucoup plus longues et donc des mesures plus précises peuvent être obtenues dans l'espace.

Dans la mission MAIUS, les chercheurs ont utilisé un nuage d'atomes de rubidium afin de générer un condensat de Bose-Einstein, qui a été refroidi à près du zéro absolu par l'interaction de la lumière et des champs magnétiques. Toutes les particules de ce nuage peuvent alors être décrites avec une seule fonction d'onde. Par interférométrie atomique à géométrie particulière, l'équipe a prouvé la cohérence de l'ensemble et donc la capacité d'interférence. Pour ça, ils ont d'abord divisé le paquet d'ondes dans l'espace et l'ont ensuite recombiné. Un petit déplacement spatial des paquets d'ondes lors de la recombinaison se traduit par des interférences visibles dans la distribution de densité de l'ensemble sous forme de bandes horizontales, qui vérifie la cohérence de l'ensemble sur des échelles de temps de quelques millisecondes. Cette méthode est utilisée pour effectuer des mesures très précises des forces d'inertie avec une précision inégalée.

En modifiant l'intensité des champs lumineux impliqués, les chercheurs ont réussi à modifier la distribution de densité de l'onde de matière, obtenant ainsi une empreinte de phase visible sous la forme d'un motif à rayures verticales. Cette méthode peut être utilisée pour analyser les conditions environnementales, dans ce cas une courbure du champ magnétique en arrière-plan.