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NASA製造目前已知宇宙最低溫絕對零度 成功搞出玻色-愛因斯坦凝聚

近日,NASA(美國航空航天局)宣稱已經製造出了目前已知的宇宙最低溫,並且首次在地球軌道上製造出了超低溫的原子云,這種原子云被稱為玻色-愛因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensate),是一種黏度為0的物質狀態,在這種狀態下,原子之間沒有摩擦力可言,科學家觀察它們更像是波的狀態,此時幾乎全部原子都聚集到能量最低的量子態,形成一個宏觀的量子狀態,玻色-愛因斯坦凝聚不同於氣體、液體、固體和等離子體,它在世界秩序中具有自己獨有的位置,被定義為物質的第5種狀態。

NASA於今年5月將冷原子實驗室(Cold Atom Laboratory,CAL)送上國際空間站實施該實驗,因為在地球上研究玻色-愛因斯坦凝聚時需要關閉由磁場或激光製成的零阻力容器即「原子陷阱」,但地球的引力原因,這一狀態會在一瞬間被摧毀,此時自由進化的原子的速度無法讓物理學家們細緻地觀察它們,而在微重力環境下的空間站上,情況卻大不相同。如果沒有地球引力的影響,這些原子的速度會比其他任何地方都慢,就像減緩了它們周圍的時間流速,使科學家能夠一次觀察玻色-愛因斯坦凝聚5到10秒,更多的分析和測量成為可能。宇宙最低溫就在NASA的冷原子實驗室里誕生,它的內部具有激光器、真空室和一把電磁「刀」,能將氣體原子的能量消除,使其保持在極低溫的狀態,進而形成獨特的「超流體」物質狀態,即玻色-愛因斯坦凝聚。

CAL以及CAL目標

據專家介紹,CAL是由NASA的噴氣動力試驗室開發,相當於一個裝有激光器和真空室的「小盒子」,由兩個容器組成,包括較大的「四鎖櫃」和較小的「單鎖櫃,與一台冰箱大小差不多,但是它的溫度不是一般冰箱可以比擬的,其溫度計記錄的最高溫僅有100毫微開爾文,1開爾文(熱力學溫標記為K)的千萬分之一。相當於絕對零度(零下273.15度)在理論上,所有粒子在這溫度狀態下都會停止所有活動。

該微型實驗室主要用於對原子進行超低溫冷凍,進而觀察原子在超低溫下的各種現象,為一個統一的宇宙基本力理論提供線索,了解重力在最微小尺度上對物質的影響,以及引力、弱相互作用、強相互作用和電磁相互作用的彼此關係。由於引力在4歌基本力中最弱,因此主要研究的它與其他3中基本力之間的聯繫。而目前科學家可以通過在地球上遠程操作該實驗室。

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