僅比絕對零度高出幾度!目前太空中最冷的地方正繞地球運行
目前,國際空間站(ISS)上的一項實驗已經達到了令人難以置信的低溫,僅比絕對零度高出幾度,創下了太空最低溫度的新紀錄。
這個實驗是冷原子實驗室(CAL),它的目標是創造一種獨一無二的物質狀態,被稱為第五種物質狀態,因為它不同於液體、氣體、固體和等離子體:玻色-愛因斯坦凝聚態(BEC)。這是在軌道上生產的第一套BEC。
BEC是一種特殊的物質狀態,只有當低密度氣體冷卻到超低溫度時才會發生;在這種情況下,原子比粒子更像波。物質的波動性質通常只能在最細微的尺度上觀察到,但在BEC中這是宏觀的。原子開始像一個單一的波,變得無法區分彼此。研究這個系統告訴我們在極端情況下物理學是什麼樣子的。
美國宇航局噴氣推進實驗室的加州工程科學家羅伯特·湯普森在一份聲明中說:「在空間站上進行BEC實驗是夢想成真。」「這是一條漫長而艱難的道路,但我們的奮鬥是完全值得的,因為我們能夠利用這個設施做的事情太多了。」
卡爾在被送往國際空間站之前。
卡爾已經達到了大約100個納米級的溫度,比外太空的溫度要低得多,這是在3 Kelvins(-270.15 c/-454.27 f),但還沒有接近地球上的實驗記錄。研究小組關注著這些溫度,但在太空中有一個更重要的優勢:BECs壽命更長,所以可以研究更長時間。
BECs是在原子陷阱中創建的,使用磁場或激光創建。當原子阱膨脹時,阱內的低密度氣體會經歷減壓冷卻。氣體在陷阱里停留的時間越長,溫度就越低。在地球上,由於重力的作用,BECs的研究時間只有幾分之一秒。CAL允許單個BECs持續5-10秒,並且可以每天重複6個小時。
「卡爾是一種極其複雜的儀器,」噴氣推進實驗室天文和物理理事會的總工程師羅伯特·肖特威爾(Robert Shotwell)補充說。一般來說,BEC的實驗需要足夠的設備來填滿一個房間,並且需要科學家的持續監控,而CAL只有一個小冰箱那麼大,可以在地球上遠程操作。這是一場鬥爭,需要付出巨大的努力來克服所有必要的障礙,以生產出今天在空間站運行的精密設備。
CAL目前處於調試階段,仍在測試中。它將於9月開始科學運作,世界各地有許多科學家正在排隊等待在未來三年使用它。


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