科學家們在太空中首次創造了“物質的第五態”

英國《自然》雜志17日發表一項物理學重磅研究：科學家們在太空中首次創造了“物質的第五態”——玻色—愛因斯坦凝聚(BEC)。基于玻色—愛因斯坦凝聚實驗得到的見解，將會促進天基引力波探測器的發展。

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時形成的物質狀態。該狀態的特性使其成為感應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，非常有助于增加我們對引力波、廣義相對論和量子力學的理解。

此次，德國漢諾威大學研究人員麥可·盧克曼、厄恩斯特·雷塞爾及其同事，在探測火箭任務MAIUS-1(微重力下的物質波干涉測量)上創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，在1.6秒內產生約10萬個原子，而且研究團隊在6分鐘的太空飛行中，能夠進行80多次實驗。科學家表示，這些實驗有助于增加人類對于在太空進行冷原子實驗的理解，并且有望為量子氣體實驗開辟一個新時代。

早在1925年愛因斯坦就預言，在極低的溫度下，服從玻色—愛因斯坦統計的原子可能會發生轉變——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上，直到幾乎所有的原子都處于這一個能量狀態上，整體呈現一個量子狀態，所有的原子似乎都變成了同一個原子，不再分你我他。這種狀態后來被命名為玻色—愛因斯坦凝聚，也被稱為是與氣態、液態、固態、等離子態并列的“物質的第五態”。(張夢然)

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