NASA将把冷原子实验室发射升空以探测地球上无法观察的量子现象

2018-05-11 09:09

据外媒报道，在本月20号，美国国家航空航天局（NASA）将把冷原子实验室发射至国际空间站。升空之后，研究人员将利用它来探测在地球上无法观察到的量子现象，比如太空制造“泡泡”和“旋涡”等等。

据了解，该冷原子实验室由NASA的喷气推进实验室（JPL）负责，耗资8300万美元，主要任务是制造出一种名为“玻色—爱因斯坦凝聚体（BEC）”的独特“超流体”物质态，以让科学家研究宏观尺度上的量子力学。

BEC是由数十万个原子组成的云，当被冷却到绝对零度附近时，数十万个原子的行动将能够保持同步，就像单一的量子物体一样。

不过，需要注意的是，因为地球上的重力作用，BEC在几秒之内就会分崩离析，而无重力的太空环境则可能让其“保留”至少10秒钟的生命。

在这一时间内，BEC可能被冷却到创世纪的低温，或许只比绝对零度高20万亿分之一摄氏度。对此，该任务项目经理、喷气推进实验室的卡姆尔·奥德瑞表示，这可能是宇宙中已知的最冷的温度。

在国际空间站中，工程师们将原本能够占据一个房间的设备压缩在一个冷藏箱大小的箱子中，利用激光来冷却铷和钾原子，让其停止运动。紧接着，他们将利用磁场来捕捉原子云，再使用“无线电波刀”等技术来冷却和剥离能量最高的原子等，继而冷却原子云至更接近绝对零度的温度，打造出BEC。

同时，为了让BEC避免受到密集组件和地球磁场的干扰，工程师们也会在装置外加装一个屏蔽层。

在冷原子实验室升空之后，将有5个研究团队基于该项目进行研究实验。

其中，有一个团队计划使用无线电波和磁场，让BEC形成约30毫米的气泡。一般情况下，根据量子力学，因为气泡较为纤薄，且没有边缘，BEC的行为可能与地球上形成圆盘或球体时的行为大为不同。

另外，基于BEC，其他团队也将围绕量子力学等展开不同的研究，以观测那些无法在地球上实现或是观察到的量子现象。

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