@ 2018.05.29 , 11:00

NASA要制造出最冷的温度

为了达到最低的温度,美国宇航局上周向国际空间站发送了一个装置,该装置将制造出比宇宙真空的温度还要度低100亿倍的低温。

它被称为冷原子实验室(CAL),是Orbital ATK公司的运载火箭、天鹅座号上一个冰盒大小的科学载荷,它将帮助科学家观察超冷原子奇异的量子特性。

如果想制造出超低温,现有的主要技术为激光冷却和蒸发冷却,而 CAL 利用激光、电磁来消除气体粒子动能,直至趋近不动,使之极其接近绝对零度——也被称为零开尔文(-273.15摄氏度或-459.67华氏度)。

NASA要制造出最冷的温度

绝对零度是宇宙中最冷的温度——并且是不可能实现的温度,因为那时围绕原子的电子都将停止运动。

但冷原子实验室可以将原子云冷却到比绝对零度高十亿分之一度,这使原子的运动变得异常缓慢,呈现出微观量子现象。

这些云被称为玻色—爱因斯坦凝聚体。它们也可以在地球上创建出来。但因为引力的影响,它们受重力会急速地坍塌,所以只能在几分之一秒内被观察到。

国际空间站的微重力环境将克服这一巨大阻碍,使地球上的科学家能够远程操作设备,实现长达10秒钟的波色凝聚。

这是我们观察到的玻色—爱因斯坦凝聚体的时间最长的一次。

这无疑为科学发展带来了益处。因为玻色—爱因斯坦凝聚体是所谓的超流体—一种粘度为零的流体,太空实验会帮助我们更好地掌握它们的特性。

NASA 喷射推进实验室(JPL)的主管Anita Sengupta在去年表示:“如果你有超流体,倒在玻璃杯了里选择它,它就会永远旋转下去。如果我们能更好地理解超流体的物理性质,我们就可以使用这些技术来更有效地传递能量,不会有粘性造成动能损耗。”

它还可以提高材料的超导性,以及用作超导量子的干涉器件,量子计算机和激光冷却原子钟等器件。它允许我们观察到前所未见的量子现象。

它甚至可以帮助检测和理解暗能量,就是这种未知的力量使我们的宇宙加速扩张。

“研究这些超冷原子可以重塑我们对物质以及重力的基本性质的理解。”CAL项目的科学家Robert Thompson说,“我们与冷原子实验室共同完成的其他实验,将让我们了解重力和暗能量——宇宙中最普遍的力。”

冷原子实验室并不是天鹅座号火箭送往国际空间站的唯一科学载荷。

火箭还将携带手持六分仪来测试紧急恒星导航操作(不要与SEXTANT混淆,SEXTANT是以脉冲星为引导星的开创性的技术);还有生物分子测序技术的装置,用于对国际空间站上发现的微生物进行基因测序。

发射时间是上周5月21日星期一08:39 UTC。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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