第五种物质状态在国际空间站诞生

 
 
第五种物质状态在国际空间站诞生  
为研究量子气体和原子干涉创造新机会  

英国《自然》杂志10日发表一篇量子物理研究，加州理工学院科学家团队报告成功在国际空间站上产生第五种物质状态——玻色-爱因斯坦凝聚，并测量了相关特性。太空中的微重力环境，让人类得以在这种奇异物质状态中探索基础物理学，同时为未来人类在太空执行更宏大的任务奠定了基础。

玻色-爱因斯坦凝聚是玻色子原子在冷却到接近绝对零度时所呈现出的一种物质状态。在这样的低温下，原子成为具有量子特性的单一实体。玻色-爱因斯坦凝聚横跨量子力学支配的微观世界和经典物理支配的宏观世界，因此有望提供关于量子力学的基本洞察，但是受重力作用影响，难以对其进行精准测量。

美国加州理工学院科学家罗伯特·汤普森及其同事为了克服这些限制，在国际空间站上启动并成功运行冷原子实验室。他们描述了在微重力条件下制备的玻色-爱因斯坦凝聚，并测量了它们与在地球上观测到的玻色-爱因斯坦凝聚之间的特性差异。

例如，前者的自由膨胀时间（在关闭陷阱后，原子盘旋并能被测量的时长）超过了1秒，而后者一般只有几十毫秒。可观测时间的延长，可以提高测量的精准度。此外，在微重力条件下，原子能被较弱的力捕捉，从而有可能达到较低的温度，此时奇异的量子效应就会变得愈加明显。

2018年7月，美国国家航空航天局喷气推进实验室开始利用冷原子实验室，尝试在国际空间站上制造极端低温。在仅比绝对零度高100纳开尔文的状态下，铷原子呈现玻色-爱因斯坦凝聚态，不过当时冷原子实验室尚处于调试阶段，未正式开启科研。

现在最新的结果表明，太空实验室有益于未来研究超冷原子气体。“在太空中成功制备出玻色-爱因斯坦凝聚，为研究量子气体和原子干涉创造了新机会，也为未来更加宏大的任务铺平了道路。”德国汉诺威莱布尼兹大学麦卡·卢切曼在相应的新闻与观点文章中写道。

特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。