NASA為什麼要製作宇宙最低溫度？

近期NASA正研製包含激光器、真空室和電磁「刀」的實驗盒，準備在夏天把它發射到空間站進行實驗，可以把原子冷卻到僅比絕對零度高十億分之一度的溫度，創造已知宇宙中最冷的環境。NASA為什麼要這樣做？如何才能實現這樣的溫度呢？

那麼物質在逼近絕對零度的情況下會發生些什麼呢？愛因斯坦推測它們會凝聚到能量最低的可能量子態中，導致一種全新的相態，這就是玻色-愛因斯坦凝聚。1995年科學家們成功將銣-87原子溫度降低到170nK，獲得了玻色-愛因斯坦凝聚，取得了這種相態的一些觀測數據。但是玻色-愛因斯坦凝聚極不穩定，外界的些微擾動都會使物質重新獲得能量，脫離凝聚態。在地球上，重力的作用不可避免地會導致原子向地面沉降，科學家們往往只有幾分之一秒的時間來觀測好不容易才製成的玻色-愛因斯坦凝聚。

科學家們於是想到了外太空，如果把實驗搬到空間站上，估計可以獲得5-10秒的觀測時間。NASA噴氣推進實驗室冷原子實驗室的團隊最近設計了包含激光器、真空室和電磁「刀」的實驗盒，準備在今年夏天把它發送到空間站，在太空里把原子冷卻到僅比絕對零度高十億分之一度的溫度，創造已知宇宙中最冷的環境。未來通過技術改進，科學家們有信心將這個狀態維持數百秒的時間，從而進行更好的觀測研究。

那麼這個極低的溫度是如何實現的呢？我們知道溫度就是原子、分子運動能力的量度，原子運動越快，溫度便越高，要冷卻它，關鍵是要降低它的運動速度。科學家們運用激光冷卻技術找到了降低原子速度的方法，從而不斷地逼近絕對零度。這種方法是讓激光撞擊相向而來的原子，使它的外層電子受到激發，輻射出光子，帶走能量，從而不斷降低原子的運動速度，有點像你用子彈不斷射擊迎面向你滾來的球，球的速度會逐漸減慢。

科學就是在不斷追求極致中進步，日心說追求天體運動軌跡的極致，推翻了地心說；牛頓追求物體運動規律的極致，發現了萬有引力定律；愛因斯坦追求時間空間中物體運動的極致，創立了相對論。追求物質最低溫度的極致，使科學家們可以更好地理解物質、重力，甚至暗物質和暗能量，可以研究用於航天器導航的新感測器，促進量子計算機和原子鐘的發展。玻色-愛因斯坦凝聚具有極高的光學密度差，可以「凍結」光，使其降到數米每秒，用來觀測物質的更多屬性和現象；自轉的玻色-愛因斯坦凝聚甚至可以讓入射光無法逃離，科學家們可以用它來建立真實安全的黑洞模型進行研究。

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