美媒:人類在太空中首次創造出第五種物質形態

美媒稱,2017年1月23日有那麼幾分鐘時間,已知宇宙中的最低溫度出現在盤旋於瑞典的基律納上空150英里(1英里約合1.6公里)處的一個小小微芯片上。

據美國趣味科學網站11月2日報道,這個芯片很小,跟一張郵票差不多,裡面裝著眾多的銣-87原子。科學家們用一臺40英尺(約合12米)長的無人航天器將這枚芯片送入太空,然後用激光轟擊它,直至其內部的原子被冷卻到零下273.15攝氏度——逼近絕對零度,也就是自然界中能達到的最低溫。

隨後的6分鐘時間裡,航天器在低重力狀態下急速晃動,科學家們利用難得的機會深入研究了宇宙中最奇特、最匪夷所思的物質形態——玻色-愛因斯坦凝聚態。在太空中,科學家首次創造出了這個物質形態。

報道稱,與其他四種物質形態(固態、液態、氣態和等離子態)不同,玻色-愛因斯坦凝聚態只有在氣體原子雲冷卻至絕對零度以上十億分之幾攝氏度時才能形成。當一團一團的原子冷卻到這麼低的溫度時,它們就不再單個移動而是聚合成一個巨大的“超級原子”。成千上萬個原子突然間變得難分你我,它們緩緩振動,理論上可以察覺到周圍最微小的引力干擾。

這種超強靈敏度使玻色-愛因斯坦凝聚態有望成為探測引力波的工具。麻煩在於,當科學家們在地球上的實驗室裡創造出玻色-愛因斯坦凝聚態時,他們只有幾秒鐘時間進行研究,然後這個同質物質團就會跌落到容器底部摔碎。

而研究低重力或無重力狀態下的玻色-愛因斯坦凝聚態要有效得多。

報道稱,去年1月,那個裝滿原子的芯片作為微重力下的物質波干涉測量(MAIUS 1)試驗的一部分被髮射升空。當時地面上的科學家們知道自己在其內部原子凍結時有寶貴的幾分鐘時間開展研究。利用航天器裡安裝的一個小型實驗室,研究團隊在芯片上進行了110次快速實驗,目的是更好地瞭解引力對原子捕獲和冷卻的影響以及玻色-愛因斯坦凝聚態在自由下落過程中的表現。

報道稱,研究結果載於10月17日一期的英國《自然》週刊。研究人員發現,切割再組裝玻色-愛因斯坦凝聚態或是探測引力波的重要手段。在其中一次實驗裡,團隊用激光將凝聚態原子雲一分為二,然後觀察它們重新結合。由於兩部分原子雲有著一模一樣的量子態等特質,兩個部分在重新結合後的任何差異都會表明有外部影響因素介入。研究人員稱,引力波的存在就有可能是那個影響因素。

美媒:人类在太空中首次创造出第五种物质形态

科學家在這枚微芯片上創造出了物質的第五態(美國趣味科學網站)


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