原來真的有第五種形態的物質 美媒證實人類可以製造

原來真的有第五種形態的物質 美媒證實人類可以製造

根據美國livescience網站11月2日報道:在2017年1月23日的幾分鐘內,已知宇宙中最寒冷的地方是一個微小的芯片,在瑞典基律納上空盤旋150英里。

郵票大小的芯片,已知宇宙最寒冷的地方

這個芯片很小 ,大約相當於一枚郵票的大小,並且裝有數千個緊密堆積的銣-87原子(rubidium-87 atoms.)。科學家們用40英尺長(12米無人飛行器)火箭將該芯片發射到太空,然後用激光轟擊它,直到它內部的原子冷卻到零下459.67華氏度(零下273.15攝氏度),只有一小部分高於絕對零度的程度,是自然界中最冷的溫度。

雖然火箭在接下來的6分鐘內在低重力下爆炸,但科學家們獲得了一個難得的機會,可以深入研究宇宙中最奇怪,最不瞭解的物質狀態 - 玻色 - 愛因斯坦凝聚物(the Bose-Einstein condensate)。有史以來第一次,科學家在太空中創造了這個物質形態。

與其他四種物質狀態(固體,液體,氣體和等離子體)不同,玻色 - 愛因斯坦凝聚物只有在高溫原子團的雲冷卻到絕對零度以上的幾十億分之一時才會形成。當原子團被冷卻到如此不可思議的低溫時,它們就像個體一樣停止運動並融入一個大的“超級原子”。成千上萬的原子突然變得難以區分,在均勻的波長上緩慢振動,從理論上講,它可以吸收周圍最微小的引力擾動。

這種超敏感性使得玻色 - 愛因斯坦凝聚了有用的探測引力波的工具 - 由黑洞和中子星等超大質量物體之間的碰撞產生的時空曲率擾動。麻煩的是,當科學家在陸地實驗室中製造玻色 - 愛因斯坦凝聚物時,他們只有幾秒鐘的時間來研究它們,然後同質物質的一團落到其容器的底部並分裂。

研究人員有時會試圖通過從高塔中滴下玻色 - 愛因斯坦凝聚物來為自己買幾秒鐘,但這種方法對於長期研究是不可持續的。在低重力或無重力下研究玻色 - 愛因斯坦凝聚物會更有效。 (美國宇航局最近為此目的在國際空間站設立了一個冷原子實驗室。)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。

去年1月,作為微重力物質波干涉測量(MAIUS 1)實驗的一部分,當芯片滿原子被髮射到太空時,實地的科學家們知道,一旦內部原子凍結,他們有一些寶貴的時間來研究它。利用火箭內置的緊湊型實驗室,該團隊在芯片上進行了110次快速實驗,以更好地瞭解重力如何影響原子捕獲和冷卻,以及玻色 - 愛因斯坦冷凝物在自由落體中的表現。

探測引力波的重要手段

在10月17日出版的“自然”雜誌上發表的研究結果中,研究人員發現,切割和重新組裝玻色 - 愛因斯坦凝聚體可能是探測難以捉摸的引力波的重要手段。在一項實驗中,研究小組用激光將凝結雲切成兩半,然後看著兩半重新組合。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。

如果所有關於芯片和突破性科學的討論都讓你渴望得到更多,那麼好消息是,在地球和地球之上,還有很多關於玻色-愛因斯坦凝聚態的研究有待完成。目前,MAIUS I任務的研究人員正在進行兩項後續工作,請繼續關注。


原來真的有第五種形態的物質 美媒證實人類可以製造


分享到:


相關文章: