央视新闻11月6日消息,我国科学家在中国空间站,造出目前已知最冷的人造物质。科研团队依托梦天舱的超冷原子物理实验柜,将铷原子云冷却到9.7皮开尔文,这项成果正式刊发于《科学》杂志。
很多人对这个温度没有直观概念,它差不多只有室温的一百万亿分之一,距离绝对零度又靠近一大截。此前这项领域的世界纪录,由德国团队保持在38皮开尔文,这次我们直接把数值大幅压低。冷却后的原子云还可以稳定观测7秒,对比地面实验的观测时长,实现百倍提升。地面做同类实验,最大阻碍来自重力,重力不断向下拉扯原子,很难做到极致降温,观测窗口也转瞬即逝。空间站独有的微重力环境,刚好解决这个痛点,原子云可以自由漂浮,只需要很微弱的约束,就能持续深度制冷。
这台放置在空间站里的实验设备,本身就是一项了不起的工程成就。地面上同等功能的整套装置,差不多要占满一整间屋子,重量接近十吨。科研人员经过多年压缩集成,最终送上太空的实验柜,体积只有0.7立方米,重量0.5吨。整套设备集成二十多束激光,所有光束要精准汇聚到微小的原子云上,误差控制在五微米以内,还必须扛住火箭发射的剧烈震动,满足航天设备低功耗,高稳定的硬性标准。团队没有沿用国外主流的原子芯片磁阱方案,选择难度更高的全光阱冷却技术,抗磁场干扰能力更强,后续可以开展更多类型的光晶格实验。整个项目从前期论证,到在轨拿到实验成果,前后历时十五年,好几代科研人员接力攻坚,才完成这一次重大突破。
超冷原子的研究,不只是停留在实验室的前沿探索。这套技术落地之后,可以用来研发精度更高的原子干涉仪,量子传感器,空间原子钟。能够服务地球微重力测量,惯性导航以及基本物理常数检验。同时也可以支撑早期宇宙模拟,超轻暗物质探测这类基础物理课题。基础科学的突破,往往需要很长时间才能显现实际价值,空间站作为太空实验室,持续产出这类重量级成果,也印证载人航天工程巨大的科研潜力。这个项目,是由中国科学院空间应用工程与技术中心牵头论证管理集成,北京大学与中国科学院上海光学精密机械研究所联合完成。空间站上的各项科学实验还在持续推进,后续还会有更多重磅科研成果对外公布。#上头条 聊热点##超冷#
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