國際空間站上的奇異物質

2020-11-26 騰訊網

本周《自然》發表的一篇論文Observation of Bose–Einstein condensates in an Earth-orbiting research lab報告了在國際空間站上產生的第五種物質狀態——玻色-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensate）。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。

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。

美國加州理工學院的Robert Thompson及同事報告了為了克服這些限制，在國際空間站上啟動並成功運行的冷原子實驗室（Cold Atom Lab）。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（在關閉陷阱後，原子盤旋並能被測量的時長）超過了1秒，而後者一般只有幾十毫秒。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。

CAL 硬體構造 | credit: Thompsonet al.

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。」德國漢諾瓦萊布尼茲大學的Maike Lachmann在相應的「新聞與觀點文章」中寫道。

相關焦點

  • 國際空間站發現奇異物質—新聞—科學網
    在近地軌道出現的玻色—愛因斯坦凝聚       圖片來源：《自然》 研究人員報告了在國際空間站上產生的第五種物質狀態
  • 空間站創造出奇異「物質第五態」
    參考消息網6月13日報導外媒披露，宇宙中最冷的地方之一——國際空間站上的一臺設備——創造出奇異的物質第五態。據英國《新科學家》周刊6月11日報導，冷原子實驗室（CAL）於2018年被發射到國際空間站，用於研究一種奇特的物質狀態，名為玻色-愛因斯坦凝聚態（BEC）。
  • 國際空間站有個極冷「冰箱」,科學家用它製備第五種物質形態
    我們熟知的物質形態有固態、液態和氣態。1879年，科學家們發現了帶負電的電子和帶正電的離子共存的等離子態。1924年，愛因斯坦預言當一團原子冷卻到接近絕對零度時，會出現一種奇特的新狀態。這第五種物質形態——玻色-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensate）自1995年被美國科學家製備成功後，就一直成為研究量子力學的重要實驗室工具。
  • 國際空間站上的禁酒令
    禁止在國際空間站上使用任何含酒精的物質任何含酒精的藥物甚至除臭劑、馬桶清潔劑在國際空間站都不能使用。可燃性不是主要原因，任何含有酒精的東西都會被氣體分析儀瞬間抓住，之後空氣淨化系統會立即關閉。當時美俄正在進行討論，為太空人提供酒來應對輻射的影響。然而後來由於酒精對空間站系統的影響，這一想法不得不放棄。
  • 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
    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。 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。
  • 國際空間站的冷原子實驗室「有望成為已知宇宙中最冷的地方」
    據外媒SlashGear報導，在國際空間站上，物理學家曾在一個獨特的實驗室裡工作，創造了一種玻色–愛因斯坦凝聚（Bose–Einstein condensate
  • 黑洞噴射反物質流，地球命懸一線，國際空間站使命在身
    更可怕的是，這股反物質流，將會於2150年4月15日，早晨，沿著地平線方向，近乎與地面平行的略過北緯32°45′東經117°45′這個位置。重量多達40噸的反物質，哪怕與大氣層發生湮滅反應，也足以為毀滅整個地球。人類，唯一能做的，就是在反物質流噴射軌道上，設置多點攔截。在長達400萬公裡的軌道線上，放置了兩千個攔截裝置。確保每一個攔截裝置與反物質流發生的湮滅反應所產生的能量，不足以傷害地球。
  • 太空人首次在國際空間站創造了物質「第五態」
    據報導，近日國際空間站上的太空人創造了一種罕見的物質狀態——一種在地球上不能長時間存在的狀態。 發表在《自然》雜誌上的一項新研究表明，科學家們利用一個名為冷原子實驗室(CAL)的小型設備製造了罕見的玻色-愛因斯坦凝聚態(BECs)，也被稱為物質的第五態。 CAL能夠將真空中的原子冷卻到絕對零度以上100億分之一的溫度——比星際空間的溫度還要低。
  • 國際空間站檢測到宇宙中最大天體的信號
    科學家通過國際空間站傳回的X射線光譜檢測到了一個奇異的信號，且用現有的物理學知識無法對其進行解釋。英仙座星系團是目前x射線波段所觀測到的最亮的星系團，也是已知宇宙中質量最大的天體之一。除此之外，它還含有若干的強射電源。
  • 國際空間站首次創造出「物質的第五態」,量子世界探索新路徑
    25 年後，科學家們在國際空間站中再次創造出 BEC，並在國際空間站中進行試驗研究，首批研究結果已在《Nature》發表，題為「Observation of Bose–Einstein condensates in an Earth-orbiting research lab」。
  • 生活在國際空間站上的太空人會面臨哪些危險？
    事實上，國際空間站(ISS)面臨的巨大危險並不多。準確來說，太空人面臨的巨大危險只有三個：發生火災、空間站突然減壓或有毒物質洩漏。火災很可怕，在地球上我們有滅火器，美國用二氧化碳，俄羅斯用肥皂水。然而，這兩種方法都不能在太空中使用。所以美國科學家設計了有噴嘴的太空滅火器，用於「噴射」空間站面板後面的「火口」(因為線路錯誤最有可能發生火災的地方)。
  • 從國際空間站上看到的星跡是什麼樣的?
    圖片來源： 克裡斯-魯克哈特但是，和在國際空間站（ISS）的太空人相比，我們在地球上24小時簡直小巫見大巫。因為他們是以時速為17000英裡(每小時27000公裡)的速度每90分鐘環繞地球一周。圖3. 2011年國際空間站的28次遠徵，國際空間站「炮塔」號晚上越過澳大利亞上空。圖片來源： 美國國家航空和航天局 2010年2月，「炮塔」號發射並安裝成功。
  • 可以傳染的奇異物質
    夸克有多種類型，但是只有其中的兩種才能穩定構成物質，組成質子和中子的是上夸克和下夸克，其他的夸克衰變得非常快，幾乎瞬間衰變成為穩定的上夸克或者下夸克。一種假設是在中子星核心，由於強大的壓力，質子和中子進一步瓦解成夸克。所有的粒子密集地擠在一起，溶解成一種液體夸克，數不清的粒子組成的一個由純夸克，組成的東西。
  • 國際空間站首次創造出「物質的第五態」,量子世界探索新路徑
    25 年後，科學家們在國際空間站中再次創造出 BEC，並在國際空間站中進行試驗研究，首批研究結果已在《Nature》發表，題為「Observation of Bose–Einstein condensates in an Earth-orbiting research lab」。
  • 國際空間站創造出新奇物質第五態：探索量子世界
    氣態銣原子的速度分布數據，證實了1995年發現的玻色-愛因斯坦凝聚在一項新研究中，科學家在國際空間站獨特的微重力環境下製造了一種新奇的物質狀態在日常生活中，物質通常呈現為4種狀態，分別是氣態、液態、固態和等離子態。然而，物質還有第5種狀態——玻色-愛因斯坦凝聚態（Bose-Einstein condensates，簡稱BECs）。這是由愛因斯坦與薩特延德拉·納特·玻色在1924年預測，並由沃爾夫岡·克特勒、埃裡克·康奈爾及卡爾·威曼所領導的團隊，在1995年首先通過實驗製造出來的物質狀態。
  • 國際空間站上打造太空最低溫 零下273.15攝氏度
    ­　　國際空間站上打造出太空最低溫­　　美國航天局噴氣推進實驗室最新報告說，他們利用一個叫冷原子實驗室的設備，成功在國際空間站上製造出僅比絕對零度(零下273.15攝氏度)高100納開爾文的極端低溫。這是太空中迄今已知存在的最低溫度。
  • 俄媒:國際空間站驚現酒精味
    參考消息網5月12日報導 俄媒稱，俄羅斯太空人帕維爾·維諾格拉多夫解釋了可能造成國際空間站在美國「龍2」飛船抵達後出現強烈酒精氣味的原因。據俄新社5月10日報導，這裡存在幾種說法。例如，在地面上給飛船消毒時或許使用了酒精。此外，用於飛船內部的材料可能也是產生氣味的原因。維諾格拉多夫說：「這是否是酒精也值得商榷。
  • 視野丨那些在「國際空間站」上生活的機器人
    目前新型「Robonaut 2」在空間站軌道實驗室處於試驗階段，計劃明年年初進入「國際空間站」。 美國國家航空航天局Astrobee 由三個自由飛行的立方體機器人組成，分別名叫Honey、Bumble、Queen，2019年4月前兩個飛抵「國際空間站」，第三個7月份飛抵，它們使用電風扇作為推進系統，允許它們在「國際空間站」的微重力環境中自由飛行。
  • 壯美的國際空間站
    國際空間站,是一個正在低地球軌道建造的國際研究設施,計劃由六個國際太空機構合作聯合推進,這六個機構分別是:美國國家航空航天局(NASA)俄羅斯聯邦航天A局、日本宇宙航空研究開發機構、加拿大航天局、巴西航天局、歐洲空間局(歐洲空間局的成員國英國、愛爾蘭、葡萄牙、奧地利和芬蘭沒有參加國際空間站計劃,希臘和盧森堡則是在計劃開始之後加入歐洲空間局的。)
  • 在國際空間站旁發現「黑色物體」,高聳於地球之上
    黑騎士衛星出現在國際空間站附近。 「黑騎士」衛星陰謀論聲稱，地球軌道上有一艘來自外星的宇宙飛船，美國宇航局正在掩蓋它的存在和起源。一位陰謀論者最近在美國國家航空航天局(NASA)的圖片中發現了一個神秘的「UFO」，這為該理論提供了支持，UFO專家科特·韋林將這段視頻片段上傳到了YouTube上。