空间站创造的超冷气泡为研究第五态物质提供了新的窗口
在国际空间站(ISS)上,有一个比迷你冰箱大不了多少的装置。
在内部,研究人员已经能够在几乎绝对零度的情况下远程创造气泡,未来可以用来探索物质的第五种状态。
这一成就是相当重要的。
在地球上没有办法创造它们。
地球上的引力效应往往会将这些潜在的气泡压缩成看起来像隐形眼镜的东西,但由于轨道实验的持续自由落体,国际空间站上可以忽略重力--美国国家航空航天局的冷原子实验室是太空中第一个量子物理设备所在的地方--这些特殊的结构可以形成。
发表在《自然》杂志上的一项新研究,详细描述了这些气泡是如何从气体冷却到仅比绝对零度高出百万分之一度的情况下产生的,绝对零度是宇宙中允许的最低温度。
令人难以置信的是,加州的研究人员可以在没有宇航员帮助的情况下,在地球上操作冷原子实验室--太空中已知的最冷的地方。
美国宇航局喷气推进实验室冷原子实验室科学团队的大卫·阿维林在一份声明中说:"这些泡泡和一般的肥皂泡不一样。"
"据我们所知,在自然界中,没有什么比冷原子实验室产生的原子气体更冷的了。
因此,我们从这种非常独特的气体开始,研究当它被塑造成完全不同的几何形状时,它的表现如何。
而且,从历史上看,当以这种方式操纵一种材料时,可以出现非常有趣的物理,以及新的应用。
他们从这种超冷气体的小气泡开始,然后这些气泡膨胀成细小的气泡。
最大的是直径约1毫米的贝壳,厚度为1微米。
这意味着外壳大约是气泡大小的1/1000。
大约1000个原子组成了这个气泡。
地球上相同体积的空气中会有10亿个万亿个分子。
下一步是将气体转变为另一种物质,即玻色-爱因斯坦凝聚体或BEC。
BEC通常被称为物质的第五态,当物质处于BEC时,它们表现出肉眼可见的量子行为。
在这些系统中可以看到非凡的行为,在太空中创造它们为研究它们开辟了一种全新的方式。
冷原子实验室的项目科学家贾森·威廉姆斯说:我们冷原子实验室的主要目标是基础研究--我们想利用空间站独特的空间环境来探索物质的量子性质。
基础物理研究并不是为了应用而进行的,但革命性的技术似乎是一个自然的结果。
电子学、激光,甚至万维网,都是我们寻找自然界最深层奥秘答案的结果。
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