德國一個科學研究團隊剛剛打破一項記錄,獲得實驗室最冷溫度。這個溫度無限接近絕對零度,僅比零下 273.15 攝氏度高出 38 萬億分之一度。
該團隊正在研究第五種物質狀態,即玻色-愛因斯坦凝聚物 (BEC) 的量子特性,這是一種只存在于超冷條件下的氣體衍生物。而在 BEC 階段,物質本身表現得像一個大原子,因此成為量子物理學家特別感興趣的課題。
溫度是分子間平均平動動能的量度:分子運動越激烈溫度就越高,而絕對零度則是所有分子運動停止的臨界點,即零下 273.15 攝氏度。接近絕對零度時,物質往往會變得有些不可思議。根據 2017 年發表在《自然物理學》(Nature Physics) 雜志上的一項研究,在接近絕對零度時,光變成了一種可以倒進容器的液體。同年發表在《自然通訊》(Nature Communications) 雜志上的一項研究也顯示,過冷氦氣在極低的溫度下停止運動。
在最新實驗中,科學家在真空艙內的磁場中捕獲了大約由 10 萬個氣態銣原子組成的原子云,并將真空艙溫度冷卻到絕對零度之上二十億分之一攝氏度。但對于想要挑戰物理學極限的研究人員來說,這個溫度還不夠。為獲得更低的溫度,他們需要模擬深空環境,并最終在德國不來梅大學的微重力研究中心實現這一創舉,BEC 下的原子云在 38 萬億分之一開爾文下保持了大約 2 秒鐘的時間。這項研究結果被發表在《Physical Review Letters》上。
研究人員表示,理論上,在真正失重的條件下可以保持這種溫度長達 17 秒。麻省理工學院的研究人員則稱,超低溫在未來某天或幫助科學家建造更好的量子計算機。
宇宙中迄今已知最冷的地方是旋鏢星云 (Boomerang Nebula),距離地球約 5000 光年。根據歐洲航天局的數據,該星云的平均溫度為零下 272 攝氏度。