我国科学家造出已知最冷人造物质

今天（11月6日）中国科学院空间应用工程与技术中心发布中国空间站最新科研成果。我国科研团队利用中国空间站梦天舱的超冷原子物理实验柜，制造出已知最冷人造物质，刷新人类最低温物质纪录，朝着绝对零度再进一步。该研究成果今天在国际学术期刊《科学》发表。

在本次探索极低温实验中，科研团队利用全光阱冷却技术，成功将中国空间站超冷原子实验柜中的铷原子云等效温度降至9.7皮开尔文，这是室温下物质温度的约一百万亿分之一，并持续观测了7秒。这比2021年德国科研团队创造的铷原子云等效温度38皮开尔文要更加接近绝对零度，制备出目前已知最冷人造物质，标志着中国科学家向绝对零度再迈进一步。

在地球上做类似实验最大阻碍就是重力，重力会拉着原子往下掉，使其很难充分降温。而中国空间站微重力环境里，原子可以悬浮起来，不用很强的外力束缚就能冷却到更低温度。我国科研团队正是利用这一优势，从地面远程操控空间站超冷原子实验柜的设备，实现了这一基础研究领域的重要突破。

中国空间站超冷原子物理实验柜2022年研制成功，并随梦天舱运送至中国空间站。超冷原子物理实验柜既是一台“超级冰箱”，同时又是一个前沿科学“微型实验室”。在这里，金属铷先经过加热蒸发、释放出铷蒸汽，借助磁光阱、光学黏团技术对蒸汽中的铷原子进行初步冷却，再利用两级交叉光阱技术进行蒸发冷却和深度冷却。

我国科研团队历经多年艰苦攻关，攻克超高真空环境获取、高功率光纤激光器研制等一系列关键技术，把原本地面上20立方米、重达10吨的实验系统，集成压缩至0.7立方米、500公斤，相当于把一间屋子大小的实验装置装进了冰箱大小的空间里。

绝对零度，即零下273.15摄氏度，是宇宙里最低温度的下限。按照热力学第三定律，人类只能无限接近它，却永远无法真正达到。常温下，原子会不停地碰撞、振动，做着无规则热运动。但是科学家发现，当温度不断降低时，原子的运动会逐渐减慢，温度降低到接近温度的下限——绝对零度，零下273.15摄氏度，也就是0开尔文时，原子才会被“冻”到几乎静止。温度越低，原子运动速度就越慢，当原子慢到一定程度，就会涌现出很多奇妙的物理现象，帮助科学家看清微观世界里平时难以捕捉的规律。

我国科研团队这项新突破将有力推动早期宇宙模拟、超轻暗物质探测等前沿课题的研究，同时相关技术也可用于研制更高精度的原子干涉仪、量子传感器和空间原子钟，服务于地球微重力测量、惯性导航以及基本物理常数检验。

该项目由中国科学院空间应用工程与技术中心牵头论证管理集成、北京大学与中国科学院上海光学精密机械研究所联合完成。