最新研究:太空微重力條件下製備出玻色-愛因斯坦凝聚

2021-01-15 中國新聞網

中新社北京6月12日電 (記者 孫自法)國際學術期刊《自然》最新發表一篇量子物理研究論文稱，研究人員在國際空間站上製備產生了第五種物質狀態——玻色-愛因斯坦凝聚。該研究成果使太空中的微重力環境讓科學家得以在這種奇異物質狀態中探索基礎物理學。

該論文指，玻色-愛因斯坦凝聚是玻色子原子在冷卻到接近絕對零度時所呈現出的一種物質狀態。在這樣的低溫下，原子成為具有量子特性的單一實體。玻色-愛因斯坦凝聚橫跨量子力學支配的微觀世界和經典物理支配的宏觀世界，因此有望提供關於量子力學的基本洞察，但是受重力作用影響，難以對其進行精準測量。

論文通訊作者、美國加州理工學院羅伯特·湯普森(Robert Thompson)及同事為克服重力作用影響的限制，在國際空間站上啟動並成功運行的冷原子實驗室。他們描述了在微重力條件下製備的玻色-愛因斯坦凝聚，並測量了它們與在地球上觀測到的玻色-愛因斯坦凝聚之間的特性差異，例如，前者的自由膨脹時間超過了1秒，而後者一般只有幾十毫秒；微重力條件下可觀測時間的延長，可以提高測量的精準度。此外，在微重力條件下，原子能被較弱的力捕捉，從而有可能達到較低的溫度，此時奇異的量子效應就會變得愈加明顯。

針對上述科研成果，德國漢諾瓦萊布尼茲大學麥克·拉克曼(Maike Lachmann)在《自然》同期發表觀點文章認為，這些初步實驗表明，太空實驗室有益於未來研究超冷原子氣體。在太空中成功製備出玻色-愛因斯坦凝聚，為研究量子氣體和原子幹涉創造了新機會，也為未來執行更加宏大的任務鋪平了道路。(完)

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