中国空间站公布重磅研究成果 刷新人造低温世界纪录【中国空间站成绩单公开发布】 szthrk.cn

中国空间站内成功制备出9.7皮开尔文的铷原子云,可观测时间达到7秒,刷新了人造低温的世界纪录。这项技术突破标志着人类在逼近绝对零度方面取得了重要进展。

中国空间站公布重磅研究成果

科学家们经过16年的努力,在中国空间站的超冷原子物理实验柜中实现了这一成就。绝对零度是0开尔文,即零下273.15摄氏度,理论上在这个温度下,原子会“静止不动”。尽管人类无法真正达到绝对零度,但每接近一步都意义重大。当原子足够冷时,可以用于制造高精度的原子干涉仪,用来测量重力和加速度,其精度之高令人难以想象。

中国空间站公布重磅研究成果 刷新人造低温世界纪录

这次实验成果的具体数据是9.7皮开尔文,可持续观测时间为7秒。1皮开尔文等于万亿分之一开尔文,相比日常室温低了14个数量级。地面实验通常只能达到微开尔文量级,而此次成果相当于将探测信号放大了100万倍,理论上能够感知到十米外一公斤物体带来的极其微弱的引力扰动。

中国空间站公布重磅研究成果 刷新人造低温世界纪录

这种超高灵敏度的原子干涉仪不仅能帮助我们通过高精度重力测量来捕捉矿体、地下空洞和地下水造成的微小引力差异,从而给地球做引力“CT”,还能在更高精度下检验广义相对论预言的时空弯曲,并有可能捕捉到超轻暗物质的痕迹。此外,这种仪器还是高性能惯性导航的核心,未来有望支持星际航行。

中国空间站公布重磅研究成果 刷新人造低温世界纪录

为了实现如此低的温度,科学家们采用激光和磁场构建“原子陷阱”来减缓原子的速度并降低温度。然而,在地面上由于重力的影响,原子容易被拽走或掉出陷阱。因此,需要微重力环境才能长时间稳定地保持极低温状态。此前国际空间站的冷原子实验最好水平约为52皮开尔文,而中国空间站的设备通过三维全光阱和两级冷却方案,不仅将温度降至9.7皮开尔文,还实现了7秒的观测时长,创下了新的纪录。

中国空间站公布重磅研究成果 刷新人造低温世界纪录

从最早的氦-3超流制冷到今天的9.7皮开尔文铷原子云,每一次向绝对零度靠近的背后都是整套技术的重大突破。这些进步对于基础物理学研究、自主导航以及地球观测等领域具有长远的价值。