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外媒:NASA将创造全宇宙最冷的地方 比深太空冷1亿倍

2017年03月11日 3:28 PDF版 分享转发

即将在把“最寒冷的地方”送到天体运行的轨道上,那就是低温原子实验室(Cold Atom Laboratory,CAL),在轨道中,人将会创造出一种前所未见的环境,里面有比太空深处冷1亿倍的低温。

低温原子实验室会随着SpaceX火箭抵达国际太空站,科学家希望原子降到十亿分之一的温度、接近绝对零度时,这个超冷的箱子会展现出新奇的物理学。

来自NASA喷射推进实验室(Jet Propulsion Laboratory),主导低温原子实验室计划的Robert Thompson说:“研究超低温原子可改造我们对于物质、重力本质的理解。”

“我们在低温原子实验室做的实验,将能使我们解析重力、暗能量,这是中最普遍的力量。”

假如你在30秒之前不曾想过地球上最冷的地方是哪,那你该知道,NASA的低温原子实验室是个像柜子一样大的冰箱子,备有雷射、真空室、电磁“刀”,这个实验室可使粒子的活动速度变慢,接近静止的状态。

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这个实验室还在最后的建置阶段,所以这个任务在8月启动时,会是它最大的考验。

原订计划是要在国际太空站将低温原子实验室填满气体粒子,该站独特的微重力环境,让研究者能观察从没看过的量子现象,而这种现象在地球上是不可能有的。

最有趣的是物质奇特的形态,就是所谓的“玻色凝聚”,这是种“超流性”物质状态,会使原子渐变为神祕的波形,这在低温原子实验室的温度中是从未被观测到的。

NASA解释,因为这种状态的黏度为零,原子能够在无摩擦力的状况下移动,就像它们是单一、固态的物质一样。

低温原子实验室计划的负责人Anita Sengupta说:“如果你有超流体水,在玻璃杯中旋转它,它会一直转下去。”

“没有黏度来让它慢下来、耗尽运动的能量。如果我们能更了解超流体水的物理学,我们就可能学会使用它,以提供更有效率的动力传导。”

玻色爱因斯坦凝聚对物而言特别有趣,因为在这种状况下,规则会改变,从古典物理学(例如爱因斯坦理论中的广义相对论)转变为量子物理学,而物质运作的方式开始不像粒子,反而比较像波动。

了解这种转变就能解决现代物理学最棘手的问题:分开应用时,广义相对论、量子场论能分别解决宇宙中最大和最小的问题,但尚未有任何一位成功将这两个理论统合成更广泛的“万有理论”。

正因如此,物理学家想花几天时间来观察玻色爱因斯坦凝聚,但因为地球的重力牵引,自由落体状态必然会在这种奇特物质上维持着,所以通常只能观测到几秒钟。

但是在外太空微重力的环境中,科学家应该能更充分的观测事物,NASA预计他们在外太空的低温原子实验室中,将能维持玻色爱因斯坦凝聚的状态长达5到10秒钟。

这不仅能让我们想出古典物理学和量子物理学的关系,还能让我们更了解玻色爱因斯坦凝聚,可制造出更精确的感应器、望远镜、用于太空船导航的原子钟,甚至可加速让世界第一台量子电脑问世。

低温原子实验室计划的副手Kamal Oudrhiri说:“这就像伽利略第一支望远镜的新镜片,在低温原子实验室的超敏感低温原子,可能会解开物理学中未知的谜团。”

8月快来吧,我们想看到计划付诸实行!

来源:Science Alert

阿波罗网责任编辑:于飞 来源:赞新闻编译 转载请注明作者、出处並保持完整。

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