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宇宙最冷點!NASA向空間站發射了一個超級「冰箱」

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一個名為「冷原子實驗室」的裝置將被送上國際空間站。在這個實驗裝置的幫助下,科學家能夠創造出宇宙最冷點,以便研究原子的怪異量子行為。

冷原子實驗室能夠在國際空間站上創造出宇宙最冷點,只有太空真空溫度的百億分之一

冷原子實驗室(以下簡稱CAL)是一個物理學研究裝置,個頭與一台冰箱差不多,由美國宇航局的噴氣推進實驗設計製造。這台裝置能夠利用激光和磁體對原子云進行超低溫冷卻——接近絕對零度,或者說達到可能的低溫極限。

按照計劃,攜帶CAL及其它大量實驗儀器的「天鵝座」飛船將於美國東部夏令時間凌晨4點39分(格林威治標準時間的8點39分)奔赴國際空間站。根據宇航局的項目概要,研究人員每天可以用CAL進行最多6.5小時的遠程實驗,無需宇航員幫忙。

5月15日,軌道ATK公司的工作人員將貨物裝進「天鵝座」飛船

經過CAL的超級冷卻,原子云的溫度可接近絕對零度(零下273.15攝氏度)。絕對零度不可達到,理論上物質會進入波色-愛因斯坦凝聚態(BEC)。

在這種狀態下,雲中的原子溫度極低,移動異常緩慢。在地球引力的作用下,自由演化BEC狀態下的原子移動速度降低幅度有限,留給物理學家的觀測時間轉瞬即逝。宇航局官員在項目概要中指出,由於這個原因,科學家很難對原子的量子特性進行研究。

冷原子實驗室

但在空間站的微重力環境,則完全是另一種情況。沒有了地球引力的影響,同時藉助激光和磁力,原子在類似冰箱的環境中的運動速度大大降低。CAL項目負責人、噴氣推進實驗室工程師羅伯特·肖特韋爾在5月10日在新聞發布會上表示,激光能夠放慢原子的速度,將它們冷卻到絕對零度的百億分之一。

根據宇航局的任務概要,利用CAL研究原子的量子活動,物理學家能夠進一步了解原子在這種極端低溫下的行為。100多年來,這一直是物理學的一條主線。

噴氣推進實驗室,CAL項目組成員與他們的試驗台

在對原子進行冷卻後,CAL會自動將它們載入到弱磁捕集器,供科學家進行研究。宇航局官員表示原子被捕獲後,研究小組可以觀察它們的不同量子態和交互。在這種極端低溫環境下,研究人員可以對量子特性和BEC行為進行長達10秒鐘的觀測。10秒鐘聽起來不算長,但與地球上的觀測相比,這已是相當長的一段時間。

噴氣推進實驗室的CAL項目科學家羅伯特·湯普遜在一份聲明中說:「研究超低溫狀態下的原子將改變我們對物質和引力基本性質的認知。利用CAL進行的實驗將幫助我們進一步洞察遍布宇宙的引力和暗能量。」CAL項目於2012年開始,將一直持續到2020年。

來源:漫步宇宙


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