科學(xué)家們在太空創(chuàng)造出“物質(zhì)的第五態(tài)”

人類在太空創(chuàng)造出“物質(zhì)的第五態(tài)”

英國《自然》雜志17日發(fā)表一項(xiàng)物理學(xué)重磅研究：科學(xué)家們在太空中首次創(chuàng)造了“物質(zhì)的第五態(tài)”——玻色—愛因斯坦凝聚(BEC)。基于玻色—愛因斯坦凝聚實(shí)驗(yàn)得到的見解，將會促進(jìn)天基引力波探測器的發(fā)展。

玻色—愛因斯坦凝聚可看作是低密度原子氣體冷卻到接近絕對零度并且坍縮成非常致密的量子態(tài)時形成的物質(zhì)狀態(tài)。該狀態(tài)的特性使其成為感應(yīng)極小的慣性力的理想選擇，而且它們可用于測量重力加速度——保持原子做自由落體運(yùn)動可以增加這些測量的靈敏度。研究玻色—愛因斯坦凝聚等量子系統(tǒng)，非常有助于增加我們對引力波、廣義相對論和量子力學(xué)的理解。

此次，德國漢諾威大學(xué)研究人員麥可·盧克曼、厄恩斯特·雷塞爾及其同事，在探測火箭任務(wù)MAIUS-1(微重力下的物質(zhì)波干涉測量)上創(chuàng)造了人類第一個自由落體天基玻色—愛因斯坦凝聚。

其與地基玻色—愛因斯坦凝聚相當(dāng)，在1.6秒內(nèi)產(chǎn)生約10萬個原子，而且研究團(tuán)隊(duì)在6分鐘的太空飛行中，能夠進(jìn)行80多次實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)家表示，這些實(shí)驗(yàn)有助于增加人類對于在太空進(jìn)行冷原子實(shí)驗(yàn)的理解，并且有望為量子氣體實(shí)驗(yàn)開辟一個新時代。

早在1925年愛因斯坦就預(yù)言，在極低的溫度下，服從玻色—愛因斯坦統(tǒng)計(jì)的原子可能會發(fā)生轉(zhuǎn)變——隨溫度不斷逼近絕對零度，越來越多的原子會聚集于最低的能量狀態(tài)上，直到幾乎所有的原子都處于這一個能量狀態(tài)上，整體呈現(xiàn)一個量子狀態(tài)，所有的原子似乎都變成了同一個原子，不再分你我他。這種狀態(tài)后來被命名為玻色—愛因斯坦凝聚，也被稱為是與氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、等離子態(tài)并列的“物質(zhì)的第五態(tài)”。(張夢然)

關(guān)鍵詞： 物質(zhì) 人類 第五