天宫又出硬核成果!造出人类史上最冷物质,离绝对零度只差一点点。
很多人听过绝对零度,它是温度的理论下限:0 开尔文,也就是 - 273.15℃。
到了这个温度,粒子的热运动降到最低,物理定律告诉我们,这个温度永远不可能真正达到,只能无限靠近。
这次我们把一团铷原子云冷却到了 9.7 皮开尔文。
不用被专业名词吓到,1 皮开尔文等于一万亿分之一开尔文。换算下来,它距离绝对零度,仅仅只差千亿分之 9.7 摄氏度,几乎贴在了温度的底线之上。
之前这项世界纪录是德国团队保持的 38 皮开尔文。
不少人好奇,降温实验为什么非要送到空间站?在地面实验室做不行吗?
关键问题就是重力。
地球上,重力一直往下拽原子。想要困住轻飘飘的原子云,就得用很强的光场、磁场牢牢束缚。
可束缚本身会带入额外能量,温度很难降得更低,而且原子很快下落,留给科学家观测的时间只有 0.05 秒,转瞬即逝。
天宫是微重力环境,原子不用怕掉下去,能够稳稳悬浮在空中。
科研人员只用极微弱的光阱轻轻兜住原子,几乎没有多余能量干扰,才能实现极致冷却,观测时间拉长到 7 秒。对于超冷原子实验来说,7 秒已经是非常珍贵的观测窗口。
很多人会问,单纯把原子冻到这么冷,只是为了破纪录吗?
当然不是。
当原子被冷却到这个温度,它们步调高度一致,形成特殊的量子体系,是研究微观世界的绝佳样本。
依托它,科学家可以检验相对论、等效原理这些物理学根基,研发更高精度的原子钟、原子干涉仪,未来还能用于微弱引力探测、深空精密导航。
天宫早就不只是航天员的太空家园,它正在变成一座漂浮在轨道上的国家级物理实验室。一次次突破,都是中国基础科研踏实向前的脚印。
