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據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）冷原子實(shí)驗(yàn)室（CAL）宣布，其團(tuán)隊(duì)在NASA噴氣推進(jìn)器研究室成功制造出玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)，這對(duì)于在2016年底將首次亮相空間站的特殊儀器來說，是個(gè)關(guān)鍵性的突破。
冷原子實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)，是研究在特殊儀器中產(chǎn)生的超冷量子氣體。科學(xué)家會(huì)在空間站用這種儀器探索在沒有地心引力影響的微重力狀態(tài)下，因超冷溫度幾乎靜止、停留時(shí)間更長(zhǎng)的原子之間如何相互作用。
玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)在1995年被觀測(cè)到，成為有史以來最熱門的物理話題之一。凝聚態(tài)僅在宇宙絕對(duì)零度之上百萬分之一攝氏度的溫度中形成。在嚴(yán)酷的溫度條件下，量子機(jī)制控制下的原子表現(xiàn)異常，開始聚結(jié)、交迭并逐步同步，形成物質(zhì)的全新狀態(tài)，比如同時(shí)表現(xiàn)出波和粒子兩種狀態(tài)。
極端溫度下對(duì)量子現(xiàn)象進(jìn)行觀察，能驗(yàn)證一些最重要的物理學(xué)基礎(chǔ)定律。“冷原子實(shí)驗(yàn)室的地面測(cè)試平臺(tái)是NASA噴氣推進(jìn)器實(shí)驗(yàn)室最冷的地方，達(dá)到了200納開溫度（1開爾文溫度等于十億納開）。”該項(xiàng)目科學(xué)家羅博·湯普森說，雖然凝聚態(tài)在地球上很多地方都曾制造出來，但在空間站的微重力環(huán)境中，低至微微開（1開爾文等于1萬億微微開）的溫度和長(zhǎng)時(shí)間相干狀態(tài)可能同時(shí)獲得，并將創(chuàng)造出從未在宇宙中觀察到的最冷物質(zhì)。
這項(xiàng)研究厲害之處在于，能在幾秒之內(nèi)就生成穩(wěn)定的玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)。冷原子實(shí)驗(yàn)室的研究人員用激光冷卻一種化學(xué)成分為銣的原子，最終他們還會(huì)加入鉀原子。除了生成凝聚態(tài)，該實(shí)驗(yàn)室還提供了配套工具，用幾種不同的方法來操控和探測(cè)這些量子氣體。
這一成果豐富了我們發(fā)展精密敏感量子探測(cè)器的知識(shí)。這類量子探測(cè)器可監(jiān)測(cè)地球和其他星體的地心引力，或制造更先進(jìn)的導(dǎo)航裝備。“超冷原子同樣會(huì)影響光頻原子鐘的發(fā)展，這種原子鐘會(huì)成為未來的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。”湯普森說，“NASA不僅用最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡向外觀察廣袤的宇宙，也會(huì)在原子尺度上向內(nèi)探索物理科學(xué)。”NASA科學(xué)家干的事情像微雕工匠，用最細(xì)的激光刀挪動(dòng)原子；又像大廚，把物質(zhì)拿到最冷的冰箱里，看能凍出什么樣的奇葩冰淇淋。他們的探索成果不光好玩，而且很有用。因?yàn)椴?愛狀態(tài)下原子絕對(duì)整齊劃一，劃出一把天然直尺，可以量出任何偏移。將來，人類穩(wěn)坐地球中軍帳，遠(yuǎn)隔萬千星辰，只聽原子咯咯異響，就知道天象有異，就靠這雕原子和造冰箱的好手藝。
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