近日,中国科学院空间应用工程与技术中心公布了中国空间站的最新科研成果。科研团队运用中国空间站的超冷原子物理实验柜,成功制造出人类已知最冷的人造物质,进一步刷新了最低温物质纪录,向绝对零度迈进了一步。该研究成果已发表在国际权威学术期刊《科学》上。
首先,在这一极低温实验中,科研团队采用全光阱冷却技术,将超冷原子实验柜中的铷原子云等效温度成功降至9.7皮开尔文,约为室温下物质温度的十万亿分之一,并持续观察了7秒。这一温度记录超越了2021年德国科研团队所创造的38皮开尔文,标志着中国科学家在接近绝对零度的研究中取得重要进展。
其次,地球上进行此类实验的主要障碍是重力效应,重力会阻碍原子的充分降温。与之相对,中国空间站的微重力环境为原子提供了悬浮的状态,使其可以在较低的温度下得以冷却。我国科研团队利用这一优势,通过远程操控空间站的超冷原子实验柜,成功实现了这一基础研究领域的重要突破。 谈球吧app
此外,中国空间站的超冷原子物理实验柜于2022年研制成功,随梦天舱运输至空间站。该实验柜不仅具备“超级冰箱”的功能,同时也可视为一个前沿科学的微型实验室。在实验过程中,铷金属经过加热蒸发释放成铷蒸汽,随后利用磁光阱和光学黏团技术对蒸汽中的铷原子进行初步冷却,最后借助两级交叉光阱技术实现蒸发冷却和深度冷却。
在技术攻关方面,我国科研团队经过多年努力,成功克服了一系列关键技术难题,例如超高真空环境的建立以及高功率光纤激光器的研制等,最终将原本需要20立方米、重达10吨的实验系统压缩至0.7立方米、500公斤,展示了显著的技术集成能力。
绝对零度为零下273.15摄氏度,代表宇宙中温度的最低极限。根据热力学第三定律,温度虽然可以无限接近绝对零度,却永远无法达到。在常温条件下,原子呈现不规则热运动,而随着温度降低,原子的运动速率逐渐减缓,当达到接近绝对零度的状态时,原子几乎陷入静止状态。随着温度的进一步降低,原子运动速度的减慢将催生出许多独特的物理现象,有助于科学家揭示微观世界中的复杂规律。 谈球吧app
综上所述,我国科研团队的新突破将为早期宇宙模拟和超轻暗物质的探测等前沿研究提供重要推动力。此外,相关技术的应用还有助于研制更高精度的原子干涉仪、量子传感器和空间原子钟,进而服务于地球微重力测量、惯性导航及基本物理常数的检验。该项目由中国科学院空间应用工程与技术中心主导管理,联合北京大学与中国科学院上海光学精密机械研究所完成。



