NASA創造出超低溫「玻色-愛因斯坦凝聚態」

2021-01-15 人民網

原標題：NASA創造出超低溫「玻色-愛因斯坦凝聚態」

　　舞者同臺起舞，動作一致時，妙不可言。當溫度低到了極限，原子的運動也變得像同臺起舞者那樣同步，這種奇異的現象被稱為「玻色-愛因斯坦凝聚態」。為了研究它，科研人員需要將原子冷凍到僅僅高於「絕對零度」的溫度，原子的能量才能趨近最低，並接近絕對靜止狀態。

　　據物理學家組織網10月21日（北京時間）報導，美國國家航空航天局（NASA）冷原子實驗室（CAL）宣布，其團隊在NASA噴氣推進器研究室成功製造出玻色-愛因斯坦凝聚態，這對於在2016年底將首次亮相空間站的特殊儀器來說，是個關鍵性的突破。

　　冷原子實驗室的目標，是研究在特殊儀器中產生的超冷量子氣體。科學家會在空間站用這種儀器探索在沒有地心引力影響的微重力狀態下，因超冷溫度幾乎靜止、停留時間更長的原子之間如何相互作用。

　　玻色-愛因斯坦凝聚態在1995年被觀測到，成為有史以來最熱門的物理話題之一。凝聚態僅在宇宙絕對零度之上百萬分之一攝氏度的溫度中形成。在嚴酷的溫度條件下，量子機制控制下的原子表現異常，開始聚結、交迭並逐步同步，形成物質的全新狀態，比如同時表現出波和粒子兩種狀態。

　　極端溫度下對量子現象進行觀察，能驗證一些最重要的物理學基礎定律。「冷原子實驗室的地面測試平臺是NASA噴氣推進器實驗室最冷的地方，達到了200納開溫度（1開爾文溫度等於十億納開）。」該項目科學家羅博·湯普森說，雖然凝聚態在地球上很多地方都曾製造出來，但在空間站的微重力環境中，低至微微開（1開爾文等於1萬億微微開）的溫度和長時間相干狀態可能同時獲得，並將創造出從未在宇宙中觀察到的最冷物質。

　　這項研究厲害之處在於，能在幾秒之內就生成穩定的玻色-愛因斯坦凝聚態。冷原子實驗室的研究人員用雷射冷卻一種化學成分為銣的原子，最終他們還會加入鉀原子。除了生成凝聚態，該實驗室還提供了配套工具，用幾種不同的方法來操控和探測這些量子氣體。

　　這一成果豐富了我們發展精密敏感量子探測器的知識。這類量子探測器可監測地球和其他星體的地心引力，或製造更先進的導航裝備。「超冷原子同樣會影響光頻原子鐘的發展，這種原子鐘會成為未來的時間標準。」湯普森說，「NASA不僅用最先進的望遠鏡向外觀察廣袤的宇宙，也會在原子尺度上向內探索物理科學。」

　　 總編輯圈點

　　NASA科學家幹的事情像微雕工匠，用最細的雷射刀挪動原子；又像大廚，把物質拿到最冷的冰箱裡，看能凍出什麼樣的奇葩冰淇淋。他們的探索成果不光好玩，而且很有用。因為玻-愛狀態下原子絕對整齊劃一，劃出一把天然直尺，可以量出任何偏移。將來，人類穩坐地球中軍帳，遠隔萬千星辰，只聽原子咯咯異響，就知道天象有異，就靠這雕原子和造冰箱的好手藝。

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    據媒體報導，美國國家航空航天局（NASA）冷原子實驗室（CAL）宣布，其團隊在NASA噴氣推進器研究室成功製造出玻色-愛因斯坦凝聚態
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    為了研究它，科研人員需要將原子冷凍到僅僅高於「絕對零度」的溫度，原子的能量才能趨近最低，並接近絕對靜止狀態。據物理學家組織網10月21日（北京時間）報導，美國國家航空航天局（NASA）冷原子實驗室（CAL）宣布，其團隊在NASA噴氣推進器研究室成功製造出玻色-愛因斯坦凝聚態，這對於在2016年底將首次亮相空間站的特殊儀器來說，是個關鍵性的突破。
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