玻色─愛因斯坦凝態達破紀錄低溫，只比絕對零度高 38pK
雖然我們永遠不可能將物質冷卻到絕對零度那個點，但有機會無限接近。最近德國不萊梅大學團隊利用一種新方法，將玻色─愛因斯坦凝態冷卻到只比絕對零度高 38pK，刷新以往最低溫物質紀錄。
絕對零度（absolute zero）是熱力學中物質的最低溫度，溫標寫成 0K，等於攝氏溫標零下 273.15℃，當物質冷卻至接近絕對零度時會呈現氣態、超流性物質狀態，稱為玻色─愛因斯坦凝態（Bose-Einstein condensate，BEC），此時單個原子形成單一相干物質波，科學家可趁此利用干涉儀測量原子旋轉、加速度或作用其上重力的最小變化，前者能提升導航精確度，後者可用於測試基本物理理論。
不過困難的是，絕對零度僅存於理論，由於我們永遠無法消除系統原子的所有動能，因此科學家不可能製造出達絕對零度的物質。但我們可非常接近絕對領域，如幾年前，哈佛大學團隊研究物質在 500nK 低溫下的化學反應；國際太空站的冷原子實驗室（CAL）更在 100nK 環境實驗，且由於離地表較遠、重力變小，製造出的玻色─愛因斯坦凝態能維持 5~10 秒，反觀地球實驗室製造的玻色─愛因斯坦凝態都一閃即逝，難以觀察。
上述種種實驗，現在全被德國不萊梅大學團隊的最新研究打破紀錄了。利用控制玻色─愛因斯坦凝態膨脹自由落體的新方法，團隊製造出史上最低物質溫度，只比絕對零度高 38pK（1/3,800,000,000,000）。
研究人員首先在真空磁場捕捉 10 萬個銣原子雲，接著將它們冷卻成玻色─愛因斯坦凝態量子氣體，所有原子開始像一個大原子作用，我們開始看到奇怪的量子效應。
然而溫度還不夠低，因此團隊讓玻色─愛因斯坦凝態像自由落體在磁阱中落下 120 公尺，過程反覆關閉打開磁場：當磁場關閉時，氣體開始膨脹，磁場重新打開氣體則被迫再次收縮，這種切換讓氣體膨脹幾乎停下，降低分子動能並繼續降低溫度，最後達到僅比絕對零度高 38pK 的溫度。
雖然僅維持 2 秒，但電腦模擬表明應可在失重環境維持 17 秒，如外太空，未來團隊希望可在冷原子實驗室測試此新方法。新論文發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。
（首圖來源：pixabay）
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