科学家在独特的微重力环境中产生了一种异国的物质形式国际空间站一项新研究发现,正在利用它来探索量子世界。
日常生活中有四种常见的物质状态 - 气体,液体,固体和等离子体。但是,还有第五个问题 - Bose-Einstein凝结 (BAC),科学家25年前在实验室中首次创建。当一组原子冷却至几乎绝对零时,原子开始汇合在一起,表现得好像它们是一个大型“超级原子”一样。
Bose-Einstein凝结跨越了经典物理学和微观世界的日常世界之间的边界,该世界遵循量子力学规则。在量子力学的世界中,粒子可以表现得好像它同时在两个相反的方向上旋转,或者仿佛同时存在于两个或多个位置。由于它们遵循其中一些量子行为,因此Bose-Einstein冷凝水可能会为科学家提供量子力学运作的关键线索,从而有助于解决诸如如何创建诸如“如何创建”之谜。一切理论“这可以解释宇宙从最小到最大尺度的工作。
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现在,科学家通常在世界各地的数百个实验室中常规地创建Bose-Einstein。但是,这项研究阻碍的一个局限性是重力。这些“超级原子”非常脆弱,用于创造它们的设置非常精致,因此地球上的重力吸引可能会破坏这两者,这使得对它们了解很多。
因此,研究人员开发了冷原子实验室,这可以在空间站的轨道上产生的微重力中产生Bose-Einstein凝结物。 Cold Atom Lab于2018年推出,仅需要相对较少的能量,因此它可以符合空间站上的特定约束。虽然最初需要在地球上创建Bose-Einstein冷凝物所需的设备可以占用整个实验室,但冷原子实验室仅占用约14立方英尺(0.4立方米),总共需要510瓦的功率。
在一项新研究中,研究人员使用冷原子实验室发现,在将材料限制的陷阱关闭后,他们可以增加可以分析这些冷凝水的时间。相比之下,在地球上,科学家在同一任务中只有一百秒钟。
另外,在微重力,科学家发现他们需要较弱的力来捕获冷凝水。反过来,这意味着它们可以在较低的温度下创建冷凝水。而且,在这些温度下,异国情调的量子效应将变得越来越明显。
到目前为止,研究人员使用rubidium原子创建了Bose-Einstein冷凝水。最终,他们还旨在添加钾原子,以调查该研究的高级作者罗伯特·汤普森(Robert Thompson)在帕萨迪纳(Pasadena)加利福尼亚理工学院的物理学家罗伯特·汤普森(Robert Thompson)告诉Space.com时,会发生什么。此外,科学家现在试图使用冷原子实验室来创建球形玻色的凝结物,这只能在太空中创建。
汤普森说:“过去,我们对自然界内部运作的主要见解来自粒子加速器和天文观测;在将来,我相信使用冷原子的精确测量将发挥越来越重要的作用。”
科学家详细介绍了他们的发现在6月11日的《自然》杂志上。
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