物質的第五種形態是如何被製造出來的?有什麼用?一起來圍觀下吧

2020-08-27 Snail先生

記得我上初中那會,物理課本講物質的形態,就是固態,液態和氣態。後來科學家又確認了物質的第四態,等離子體態。

2017年1月23日,一小塊微晶片盤旋在瑞典頭頂的太空中,它成為了宇宙中,當時已知的最冷的點。

這個晶片有郵票大小,是成千上萬緊密排列的銣-87原子封裝的。科學家將晶片發送到了太空中,讓它搭載了一個12米長的火箭。之後科學家用雷射束轟擊晶片,直到它的溫度降低到了負的273.15度左右,這個溫度僅僅比絕對0度高了一點點,它可能是自然界中的最低溫。

在接下來的6分多鐘裡,火箭在低重力環境中搖擺著,科學家利用這個絕佳的機會,對物質奇特的,人類很少了解的物質第五態,玻色-愛因斯坦凝聚進行了深入的研究。這也是第一次,科學家在宇宙中製造出了物質的第五態。

跟物質的其它四種形態不同,玻色-愛因斯坦凝聚的形成,需要使物質的原子被冷卻到非常非常低的,接近於絕對零度的溫度。當物質的原子被冷卻到僅僅比絕對零度高出萬億分之一度左右時,組成物質的成萬上千的原子,它們停止了作為個體的振動,而形成了一個整體的「原子」。它們作為整體,緩慢地以統一的波長進行振動,理論上,此時它們的振動是被它們周圍極其微弱的重力波所攪動的。

這一特性,使得玻色-愛因斯坦凝聚成為絕好的監測重力波的工具。重力波是超級大的質量諸如黑洞和中子星碰撞而在宇宙空間和時間上產生的一種波。

這個實驗的難處在於,當科學家在地球上造出了玻色-愛因斯坦凝聚,他們僅僅有幾秒鐘的時間去研究它,之後玻色-愛因斯坦凝聚的物質,就會從與它接觸的容器底部開始坍塌,並解體。

科學家為了爭取多研究幾秒,設計將玻色-愛因斯坦凝聚物質從一個高塔墜落,在它落的過程中研究它。但這種方法並不能增加很多時間,來供科學家研究,因為很快它就會落到容器中,坍塌解體。

正因如此,低重力或者無重力的太空環境,就成為了研究玻色-愛因斯坦凝聚的絕佳場地。(NASA就在國際空間站建了一個冷原子研究實驗室)

回到科學家在火箭上造出的,這個最冷的晶片。他們在短短的幾分鐘時間裡,重點研究了重力如何影響原子阱和原子的冷卻,以及玻色-愛因斯坦凝聚在自由落體時會有什麼表現。

隨著玻色-愛因斯坦凝聚研究的不斷深入,科學家會逐漸揭開它神秘的面紗,它迷人的內在將會呈現給大家。

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