德国物理学家在量子气体实验中创造了有史以来最冷的温度

德国物理学家在量子气体实验中创造了有史以来最冷的温度

德国不来梅大学的物理学家产生了有史以来最冷的温度,仅比绝对零度高出38万亿分之一度。

绝对零的测量值为零下-273.15 °C,它是热力学尺度上理论上最冷的温度。要使物体达到该温度,其原子中的原子运动或动能必须为零,这意味着科学家并不可能真正达到绝对零度,因为永远无法消除系统中原子的所有动能。在国际空间站的冷原子实验室上进行的实验已经创造出100 纳开尔文,比绝对零度高百万分之一度的温度。

德国物理学家在量子气体实验中创造了有史以来最冷的温度

不来梅大学的物理学家团队在研究原子的波动特性时,下落量子气体并用磁铁减慢其运动速度,从而创造了38 皮开尔文的温度。他们在真空室磁场中捕获了一个由 100000 个铷原子组成的气体云,然后将其冷却变为一种“玻色-爱因斯坦凝聚体”的量子气体。由于量子气体作用一致,就像一个大原子一样,科学家们在实验中使用它们在宏观尺度上观察不寻常的量子效应,以期扩展对量子力学的认识。

为了达到所需的温度,研究人员将玻色-爱因斯坦凝聚体投放到不来梅降落塔研究设施。当他们将气体下降120 米,并多次打开和关闭含有气体的磁场。当磁场关闭时,气体开始膨胀,而打开时凝聚体恢复收缩,这种转换使气体的膨胀减慢到几乎完全停止,由于分子速度降低,温度大大降低。

这一极端低温只维持了2秒。研究人员认为,如果在国际空间站等的失重环境中做这一实验,该温度可以维持大约17秒。这是由于在太空中,科学家们可以使用更弱的力来限制原子,因为它们不必抵抗重力的影响。

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