科学家们有史以来第一次在太空中创造出罕见 [复制链接]

在年1月23日的几分钟内，已知宇宙中最寒冷的地方是一个微小的芯片，在瑞典基律纳上空盘旋英里。

芯片很小-大约相当于邮票的大小-并且装有数千个紧密堆积的铷-87原子。科学家们用无人驾驶的40英尺长（12米）火箭将该芯片发射到太空，然后用激光轰击它，直到它内部的原子冷却到零下.67华氏度（零下.15摄氏度）-只有一小部分高于绝对零度的程度，是自然界中最冷的温度。

虽然火箭在接下来的6分钟内在低重力下爆炸，但科学家们获得了一个难得的机会，可以深入研究宇宙中最奇怪，最不了解的物质状态-玻色-爱因斯坦凝聚物。有史以来第一次，科学家在太空中创造了一个。

与其他四种物质状态（固体，液体，气体和等离子体）不同，玻色-爱因斯坦凝聚物只有在高温原子团的云冷却到绝对零度以上的几十亿分之一时才会形成。当原子团被冷却到如此不可思议的低温时，它们就像个体一样停止运动并融入一个大的“超级原子”。成千上万的原子突然变得难以区分，在均匀的波长上缓慢振动，从理论上讲，它可以吸收周围最微小的引力扰动。

这种超敏感性使得玻色-爱因斯坦凝聚了有用的探测引力波的工具-由黑洞和中子星等超大质量物体之间的碰撞产生的时空曲率扰动。麻烦的是，当科学家在陆地实验室中制造玻色-爱因斯坦凝聚物时，他们只需要几秒钟的时间来研究它们，然后同质物质的一团落到其容器的底部并分裂。

研究人员有时会试图通过从高塔中滴下玻色-爱因斯坦凝聚物来为自己买几秒钟，但这种方法对于长期研究是不可持续的。在低重力或无重力下研究玻色-爱因斯坦凝聚物会更有效。（美国宇航局最近为此目的在国际空间站设立了一个冷原子实验室。）

年1月23日，这颗微小的微芯片在瑞典基律纳上空徘徊，成为已知宇宙中最寒冷的地方，持续6分钟。图片来源：DLR航空航天中心

这让我们回到了我们的火箭和我们非常冷的芯片。去年1月，作为微重力物质波干涉测量（MAIUS1）实验的一部分，当芯片满原子被发射到太空时，实地的科学家们知道，一旦内部原子冻结，他们有一些宝贵的时间来研究它。利用火箭内置的紧凑型实验室，该团队在芯片上进行了次舔裂分裂实验，以更好地了解重力如何影响原子捕获和冷却，以及玻色-爱因斯坦冷凝物在自由落体中的表现。

在10月17日出版的“自然”杂志上发表的研究结果中，研究人员发现，切割和重新组装玻色-爱因斯坦凝聚体可能是探测难以捉摸的引力波的关键工具。在一项实验中，研究小组用激光将凝结云切成两半，然后看着两半重新组合。因为云的两半共享完全相同的量子态并且作为连续波移动，所以重组后两半的任何差异都可以表明外部影响改变了该状态。据研究人员称，引力波的存在可能就是这样一种影响。

如果所有这些关于芯片和开创性科学的讨论让你渴望更多，那么好消息是，在地球及其之上还有更多的玻色-爱因斯坦凝聚研究。目前，MAIUSI任务背后的研究人员目前正在制作两部续集。