我国在太空完成的这项实验有什么用 探索极限低温奥秘【我国在太空取得的成就】 szthrk.cn

在中国空间站里,一团铷原子云在7秒内只移动了约500微米,比一根头发丝的直径多不了多少。这团原子云的温度达到了9.7皮开尔文,比室温低了整整14个数量级,成为目前人类已知最冷的人造物质。

我国在太空完成的这项实验有什么用

这项成果发布后引起了广泛关注。9.7皮开尔文意味着这团原子云的温度仅比绝对零度高约千亿分之一开尔文。北京大学电子学院教授周小计解释说,这个温度是人类获得的最低温度,也是一个新的世界纪录。在这种极端低温下,原子几乎完全静止,与常温下活跃的原子形成鲜明对比。

实验选择在太空进行的原因主要是因为地面重力的影响。地面上,重力会拉扯原子云向下坠落,为了深度冷却需要施加更强束缚,但这样又会引入多余能量,限制温度进一步下降。而在空间站的微重力环境中,原子可以自由漂浮,只需极弱的约束就能实现深度冷却。此外,微重力环境下的观测时间也从地面的0.05秒延长到7秒,使得科学家能够更好地捕捉量子现象。

尽管这团最冷物质目前不会直接应用于日常生活,但它支撑的是下一代精密测量技术。超冷原子可以用于制造高度灵敏的原子钟、原子干涉仪和量子传感器,这些设备在导航、金融交易、电网同步控制等领域有重要应用。例如,手机导航依赖卫星上的原子钟提供精确时间,而冷原子重力仪则可用于资源勘探和地质灾害监测。长远来看,这种超冷物质有助于提升原子干涉仪的精度,为更准确的时间测量、更灵敏的传感器以及更可靠的位置服务奠定基础。