接近绝对零度 中国在太空站制造出“已知最冷人造物质”

中国团队在太空站中进行的实验，已经创下已知最冷人造物质纪录。（取自央广网）

中国科学研究团队，已经在中国太空站中的实验设备里，制造出已知最冷的人造物质，利用全光阱冷却技术，成功将超冷原子实验柜中的铷原子云等效温度降至9.7皮开尔文（pk），较德国团队2021年的成果更接近“绝对零度”。

综合央视新闻、中新社、央广网等报导，中国科学院空间应用工程与技术中心6日发布最新科研成果。科研团队利用中国太空站梦天舱的超冷原子物理实验柜，制造出已知最冷人造物质，刷新人类最低温物质纪录，朝著“绝对零度”再进一步，该研究成果今天发表在国际学术期刊《科学》。相关实验由中国科学院空间应用工程与技术中心牵头论证管理集成、北京大学与中国科学院上海光学精密机械研究所联合完成。

报导指出，在本次探索极低温实验中，科研团队利用全光阱冷却技术，成功将中国太空站超冷原子实验柜中的铷原子云等效温度降至9.7皮开尔文，这是室温下物质温度的约一百万亿分之一，并持续观测了7秒。这比2021年德国科研团队创造的铷原子云等效温度38皮开尔文要更加接近“绝对零度”，也就是千亿分之一开尔文，比室温低14个数量级。

北京大学电子学院教授、科学实验系统首席科学家陈徐宗介绍，超冷柜的特色是获得“宇宙中最低的温度”、得到爱因斯坦1925年预言的第5种物质状态、利用这种宇宙中最冷的物质开展科学实验。

他强调，“在冷却方案和科学实验上，我国的实验柜和美国空间站（太空站）的CAL（冷原子实验室）不同”。美国CAL用传统的磁场加射频场的方法蒸发冷却；中国则采用“三维全光阱的方案”进行两级冷却，在起始获得温度上比美国方案更低，而且可以更方便地进行量子模拟等各种实验。

北京大学电子学院助理研究员、科学实验系统副主任设计师熊炜则指出，“美国CAL于2018年5月发射，目前报导的结果是52pK，中国方案提出的指标比较保守（优于100pK）”。实际上，科学家在地面上已经获得了温度在百pK量级的冷原子气体，预计在太空站微重力环境下，温度能低一两个量级（约10pK）。

报导指出，中国太空站超冷原子物理实验柜2022年研制成功，并随梦天舱运送至中国太空站。中国团队把原本地面上20立方公尺、重达10吨的实验系统，集成压缩至0.7立方公尺、500公斤，相当于把一间屋子大小的实验装置装进了冰箱大小的空间里。

而“绝对零度”即零下273.15摄氏度，是宇宙里最低温度的下限。按照热力学第三定律，人类只能无限接近它，却永远无法真正达到。当温度降低到接近温度的下限“绝对零度”也就是0开尔文时，原子才会被“冻”到几乎静止。温度愈低，原子运动速度就愈慢，当原子慢到一定程度，就会涌现出很多奇妙的物理现象，帮助科学家看清微观世界里平时难以捕捉的规律。

报导提到，中国科研团队这项新突破将有力推动早期宇宙模拟、超轻暗物质探测等前沿课题的研究，同时相关技术也可用于研制更高精度的原子干涉仪、量子感测器和空间原子钟，服务于地球微重力测量、惯性导航以及基本物理常数检验。

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