宇宙最低溫地方在哪裡？在國際空間站上

國際空間站上的宇航員這兩天剛剛獲得一批新的先進實驗設備，涉及緊急導航，DNA測序，以及超冷原子研究等領域。美國私營航天承包商「軌道ATK」公司的「天鵝座」飛船已經將這些物資送達宇航員們的手中。 根據與美國宇航局簽署的商業服務合同，2018年5月21日，「天鵝座」貨運飛船由一枚「軌道ATK」公司研製的「心宿二」火箭從美國弗吉尼亞州的瓦洛浦基地發射升空。

2018年5月21日，「天鵝座」貨運飛船由一枚「軌道ATK」公司研製的「心宿二」火箭從美國弗吉尼亞州的瓦洛浦基地發射升空

騰空而起的「心宿二」火箭

在這一次送往空間站的所有實驗設備中，最引人關注的就是一台名為「冷原子實驗室」（CAL）的設備，這台設備大小和一個冰箱差不多，能夠產生宇宙中的最低溫度

工作人員正在將補給物資送入「天鵝座」貨運飛船

「天鵝座」貨運飛船內部景觀

本次飛行，天鵝座飛船攜帶了大約7400磅（約合3.35噸）的研究設備，以及其他物資前往國際空間站，這些設備和物資將為空間站上的十多個項目提供支持。全部加起來，目前國際空間站上正在開展的研究項目有超過250個。

美國宇航員斯科特·汀格爾（Scott Tingle）和瑞吉·阿諾德（Ricky Arnold）操控國際空間站的機械臂捕獲天鵝座飛船並完成對接，隨後就可以將獲取轉移到空間站上。

宇宙最低溫之處

美國宇航局（NASA）早在去年就宣布說他們要構建一個「全宇宙最冷的地方」，以便研究原子在接近絕對零度環境下的奇異行為。

而在這一次送往空間站的所有實驗設備中，最引人關注的就是一台名為「冷原子實驗室」（Cold Atom Laboratory （CAL））的設備，這台設備大小和一個冰箱差不多，由美國宇航局「噴氣推進實驗室」（JPL）研製，其能夠產生比宇宙空間溫度還要再低100億倍的極端超低溫環境。其原理是利用真空腔內的激光和電磁系統，將氣體中粒子的運動速度放慢，一直到幾乎接近靜止的狀態。

科學家們之所以對極端低溫下的原子行為如此感興趣，是因為在極端低溫下，它們的行為會非常奇異，而在太空失重環境下，開展這項研究將具有更加有利的條件。

根據設計，地球上的科學家們將能夠利用這條設備進行遠程操作實驗，每天可以做實驗的時間大約是6.5小時左右，並且全程無需空間站上的宇航員協助。

這台設備可以將其內部的原子云冷卻到極為接近絕對零度的溫度水平上。所有稍有物理常識的人都知道，絕對零度是溫度的最低極限，數值大約是零下273.15攝氏度。在極端低溫下，原子將呈現非常緩慢的運動形式，稱作「玻色-愛因斯坦凝聚」。

在地球重力條件下，這些粒子的運動速度無法被減慢到足夠的程度，難以對其進行持續的觀察。因此也就難以對其量子行為進行更深入的研究。

然而，在國際空間站的微重力環境下，事情就變得不一樣了。脫離了地球重力場環境，實驗室條件下的原子運動速度將被極大放慢。通過綜合運用激光與磁場手段，可以極大減慢原子的運動，使其對應溫度降低到絕對零度以上100億分之一的水平上。

通過CAL在國際空間站上的實驗，科學家們將更好地了解在這種極端環境下原子的行為特徵，這是100多年來科學家們一直孜孜不倦研究的重要物理學領域課題。

Science科學創建者shkoh chao：國家計算機高級工程師，業餘天文學家和科普工作者。新浪微博認證博主，今日頭條認證科普作者，頭條問答簽約作者，騰訊企鵝科普達人，UC頭條認證科普作者，鳳凰新聞科技頻道科普作者。每天多篇前沿科學科技資訊讓你掌握一手科學信息。多篇科學探索文章，擴充你的腦容量，讓你成為大神般的十萬個為什麼的解密者。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！