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科学家成功在太空造出罕见“玻色-爱因斯坦凝聚物”

2017-11-30 09:37:00 栏目 : 科学探索 围观 : 评论

北京时间10月24日消息,据国外媒体报道,科学家成功在太空中造出了一种罕见的物质状态,即“玻色-爱因斯坦凝聚物”。为此需要将原子冷却到零下273.15摄氏度的10亿分之一以内。此次造出的玻色•爱因斯坦凝聚物在微重力环境中存留了六分钟左右,随后便与火箭一起落回了地球。

科学家成功在太空中造出了一种罕见的物质状态,即“玻色-爱因斯坦凝聚物”,其原子温度极其接近绝对零度,令人们对物理学突破产生了新的希望。图为制造该凝聚物用到的“原子陷阱”。

科学家在六分钟的窗口期内开展了110项实验。2017年1月23日,搭载该实验设备的MAIUS 1号火箭从瑞典北部发射升空。

科学家认为,在其短短的“一生”中,该物质是宇宙中温度最低的物质。

玻色和爱因斯坦早在1924和1925年就预言了该凝聚物的存在,但制造该物质的技术直到近年来才刚刚出现。要制造玻色-爱因斯坦凝聚物,需要将温度降低到绝对零度,原子能量会因此减少至足够低,无法独立运动,只能聚合为一个整体。

科学家在六分钟的窗口期内开展了110项实验。他们认为,该凝聚物可用来制造高敏感度传感器,用于探测引力波等现象。

去年一月,德国航天局DLR抢在NASA的冷原子实验室之前,率先在MAIUS 1号火箭上开展了上述测试。在此之后,冷原子实验室也在太空中成功造出了玻色•爱因斯坦凝聚物。

制造玻色-爱因斯坦凝聚物的设备通常会填满一整间实验室,不过,来自11家德国研究机构的科学家们设法缩小了此次实验规模。

为制造玻色-爱因斯坦凝聚物,科学家需要将原子(该实验中使用了铷原子)冷却至接近绝对零度,即物质可能达到的最低温度。他们先是减慢铷原子的运动速度,迫使铷原子落入一个“磁陷阱”中,再进行大幅冷却。

实验制造的玻色-爱因斯坦凝聚物通常只能存留零点几秒,但此次在接近无重力环境下造出的凝聚物的存留时间更长,为科学家赢得了更多的研究时间。

科学家们表示:“这些研究结果让我们对在太空中开展冷原子实验有了更好的认识,如开展精密干涉测量等。它们可帮助我们能够进一步缩小冷原子实验规模,还可帮我们明确以光子为基础的量子信息概念、运用到以卫星为基础的具体实践当中。此外,在太空中制造的玻色-爱因斯坦凝聚物还让我们看到了在低重力条件下开展量子气体实验的可能性。”

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