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天宫空间站:原子冷却至10皮开尔文,创纪录

· BehindLines 编辑部

研究人员在中国天宫空间站上,把一团原子冷却到约10皮开尔文,即开尔文的10万亿分之十。据《科学新闻》(Science News)和《生活科学》(Live Science)报道,这项研究于2026年11月5日发表在《科学》(Science)期刊上,这是一项纪录:该原子云形成的凝聚体比此前所有凝聚体都更冷,仅略高于绝对零度(−273.15 °C)。

轨道上的激光陷阱

据《生活科学》报道,研究团队把20,000个铷原子放入光学陷阱,这是一种由激光束形成的“镊子”,用来限制原子的运动。《科学新闻》提醒,在原子尺度上,温度与运动的剧烈程度相关:原子移动得越慢,温度就越低。在这类实验中,研究人员根据原子云被释放后扩散的缓慢程度,来定义一个等效温度。

失重成为助力

据《科学新闻》介绍,在地球上,重力会使原子云下垂,降低冷却效率。而在空间站内,原子处于微重力环境,即物体自由落体时的表观失重状态。《生活科学》补充说,这样的环境加上运动的减弱,使温度比在地面上低得多。《科学新闻》说明,所得原子云形成了玻色—爱因斯坦凝聚体,这是一种量子物质态,其中的原子表现得如同一个整体。

此前的纪录

《科学新闻》指出,国际空间站上此前已制备过这类凝聚体,等效温度最低达到52皮开尔文。地面上还有一项实验,让原子沿着塔架下落来模拟失重,达到了38皮开尔文。该媒体指出,这类落塔受限于自由落体的持续时间,而在轨道上不存在这一限制,因此太空中的冷原子实验正在迅速发展。

为什么重要

据《科学新闻》介绍,超冷原子可用于研究奇异的物质状态,并检验基本原理,例如等效原理,它解释了为什么不同质量的物体在真空中以相同速度下落。《生活科学》提到,团队认为这一结果可能有助于未来在太空中开展的研究。两家媒体都把这一数字表述为该研究作者公布的结果。

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