科學家首次在國際空間站上創造出第五種物質狀態，愛因斯坦再成功
2020-06-14 零下二百七十三度
6月11日，國際空間站的科學家創造了一個前所未有的科學大發現，可能有助於解決量子物理中一些最棘手的問題。
大約一個世紀前阿爾伯特·愛因斯坦和薩特延德拉·納特·玻色就預言了玻色-愛因斯坦凝聚體的存在，它是在某些元素被冷卻到接近絕對零度開爾文(-273.15℃)時形成的。
原子在這一點上成為一個具有量子屬性的單一實體，其中每個粒子也作為一個物質波。
受量子力學支配，玻色-愛因斯坦凝聚體跨越了受重力等力支配的宏觀世界和微觀平面之間的界限。
像暗物質一樣，玻色-愛因斯坦凝聚體在物理學界一直是謎一樣的存在，無數物理學家心嚮往之，卻屢屢碰壁。
科學家聲稱玻色-愛因斯坦凝聚體掌握著像暗物質這樣神秘現象的關鍵鑰匙，這種看不見的力量被認為是宇宙快速膨脹的原因。
然而，玻色-愛因斯坦凝聚體非常「脆弱」，與外界最輕微的接觸就足以讓它們越過凝聚點，消失不見。
這使得科學家們幾乎不可能在地球上對玻色-愛因斯坦凝聚體進行研究，在地球上，重力會干擾磁場，而穩定的磁場是讓科學家們進行觀察所必需的條件，剛好國際空間站的微重力環境是進行研究觀察的不二之處。
外來物質不受地球限制的「控制」
6月11日，美國宇航局的一個科學家小組宣布了在國際空間站上進行的BEC實驗的第一個發現，可以不受地球環境的限制進行控制。
微重力允許科學家用更小的力來限制原子，因為我們不需要靠重力來支撐它們。
在《自然》雜誌上發表的文章中，記錄了許多在地球上和國際空間站上產生的玻色-愛因斯坦凝聚體特性的驚人變差異。
首先，玻色-愛因斯坦凝聚體在地面實驗室消散之前通常會持續幾毫秒。
玻色-愛因斯坦凝聚體在國際空間站上已經持續存在了一秒多，給了這個團隊一個無與倫比的機會來研究它們的特性。
微重力還能使原子被較弱的磁場操縱，加速它們的冷卻，並獲得更清晰的圖像。
「我們發現射頻誘導蒸發冷卻揭示了微重力下明顯不同的結果。」研究人員寫道。
顯著的突破
創造物質的第五種狀態不是一件易事，尤其是在空間站的狹小空間內。
首先，玻色子——質子和電子數量相等的原子，被雷射冷卻到絕對零度，並鎖定在適當的位置。原子運動越慢，它們就變得越明顯。
當它們失去能量時，磁場會阻止它們移動。粒子的波會膨脹，將幾個玻色子塞入一個微觀陷阱，將它們的波重疊成一股物質流，這種性質被稱為量子退化。
磁阱隨後被釋放出來，供科學家研究冷凝物。儘管如此，原子開始相互排斥，導致電子云分離，玻色-愛因斯坦凝聚體變得太稀而無法檢測到它。
湯普森和他的團隊意識到，國際空間站上的微重力使他們能夠在比地球「淺」得多的陷阱中製造銣玻色-愛因斯坦凝聚體——一種類似於鉀的軟金屬。這解釋了在冷凝物擴散之前可以研究的時間大大增加的原因。
最重要的是，科學家們可以觀察到原子完全漂浮(不受外力限制)。
先前的研究試圖模擬失重對自由落體飛機、火箭甚至從不同高度墜落的裝置中使用的玻色-愛因斯坦凝聚體的影響。
研究人員在論文中寫道:「這些實驗構成了潛在數年科學運作的開端，隨著時間的推移，儀器的額外功能將被利用。」
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