我国科学家创造最冷人造物质,接近绝对零度


今天(11月6日),中国科学院空间应用工程与技术中心公布了中国空间站的最新科研进展。科研团队利用梦天舱的超冷原子物理实验设备,成功制造出已知的最冷人造物质,创造了人类最低温度的纪录,进一步接近绝对零度。相关研究已发表于国际学术期刊《科学》。

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在本次低温实验中,研究团队采用全光阱冷却技术,将实验柜中的铷原子云的等效温度降低至9.7皮开尔文,大约是常温下温度的十亿分之一,并成功观察持续达7秒。这一温度远低于2021年德国研究团队所创下的38皮开尔文,同样的转变标志着中国科学家在接近绝对零度的探索中迈出了新一步。

在地球上进行类似实验时最大的挑战是重力,重力会使原子向下掉落,增加了降温的难度。相对而言,中国空间站的微重力环境使得原子能够悬浮,不需要很强的外力就能达到更低的温度。科研团队通过远程控制空间站的超冷原子实验设施,成功实现了这一基础研究的重要突破。 千亿球友会

超冷原子物理实验柜在2022年研发成功,并随梦天舱发射到空间站。它不仅是一台高效的“超级冰箱”,也是一个前沿科学的“微型实验室”。在这里,铷金属被加热蒸发,释放铷蒸汽,随后通过磁光阱和光学黏合技术对铷原子进行初步冷却,接着采用两级交叉光阱技术实现蒸发和更深的冷却。

经过多年的努力,我国科研团队克服了超高真空环境的挑战和高功率光纤激光器的研发等一系列技术难题,将原本重达10吨、体积20立方米的实验系统压缩至0.7立方米、500公斤,成功将大型实验设备缩小到冰箱的尺寸。

绝对零度(零下273.15摄氏度)是宇宙中温度的最低限度。根据热力学第三定律,人类只能不断接近这个极限,而无法完全达到。在常温下,原子会进行不规则的热运动,但随着温度的降低,原子的运动逐渐减缓,接近绝对零度时,原子几乎静止。温度越低,原子运动越慢,许多奇特的物理现象会出现,使科学家能够揭示微观世界中难以发现的规律。 千亿球友会

这项新的科研突破有望推动早期宇宙的模拟、超轻暗物质的探测等前沿研究。同时,相关技术还可以用于开发高精度的原子干涉仪、量子传感器及空间原子钟,助力地球的微重力测量、惯性导航及基本物理常数检验。该项目由中国科学院空间应用工程与技术中心牵头,联合北京大学及中国科学院上海光学精密机械研究所完成。