美國宇航局正在發射“最冷”實驗室,使之成為宇宙中最冷的地方

在星期一(5月21日)啟動國際空間站的實驗後,科學家將能夠創造比空間真空低100億倍的溫度,以聚焦原子奇怪的量子行為。 量子物理學家即將在太空擁有自己的“遊樂場”。

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冷原子實驗室(CAL)是一個物理研究設施,由美國國家航空航天局噴氣推進實驗室(JPL)在加利福尼亞州設計和製造,其尺寸與冰箱的大小差不多,將空間站上的激光和磁體原子雲冷卻到這種超冷溫度 - 接近絕對零度,或可能的最低溫度。

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週日的這次定於美國東部時間凌晨4點39分(格林威治標準時間0839)發射的空間站將進行一系列實驗,包括CAL。從美國東部時間上午4點(格林威治標準時間0800)開始,您可以在Space.com上觀看NASA電視上的直播。

根據NASA CAL 的項目頁面, 研究人員將能夠在無需任何宇航員幫助的情況下,在CAL中進行遠程實驗,每天最多可達6.5小時。

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這些原子雲冷卻到幾乎(但不完全)絕對零度。(絕對零度相當於零下459.67華氏度,或零下273.15攝氏度。)被稱為玻色 - 愛因斯坦凝聚體(BECs),雲含有非常冷的原子,它們移動得非常緩慢。在地球引力作用下,自由進化的BECs中的原子不能被放慢,以至於物理學家只能觀測到它們的時間超過幾分之一秒,所以科學家幾乎沒有機會研究它們的量子特徵,美國國家航空和宇宙航行局官員在項目中表示。

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然而,在微重力環境中的空間站上,情況大不相同。沒有地球的引力阻礙,這些原子可以比其他任何地方減慢得更多,在“冰箱狀”隔間中使用激光和磁力。JPL的項目經理兼工程師Robert Shotwell在5月10日的新聞發佈會上說,激光器使原子變慢,使它們冷卻到“比絕對零度高10億分之一”。

根據美國國家航空航天局的概述 ,在使用CAL研究原子的量子活動時,物理學家將能夠更好地理解原子在這些極端溫度下的行為,這是一個多世紀以來物理學的主線。

冷卻原子後,CAL會自動將它們加載到弱磁阱中,供研究人員研究。隨著原子舉行,這些團隊將能夠在各種量子態和相互作用中觀察它們,NASA官員在綜述中說。根據項目頁面,在這種極端溫度下,研究人員可以觀察到BECs的量子特性和行為長達10秒。這聽起來可能不是很多時間,但與地球上可能的觀測時間相比,這一點非常重要。

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CAL任務於2012年開始發展,並將在2020年運行。


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