温度纪录 编辑
由德国、美国、奥地利等国科学家组成的一个国际科研小组在实验室内创造了仅仅比绝对零度高0.5纳开尔文的温度纪录,而此前的纪录是比绝对零度高3纳开。这是人类历史上首次达到绝对零度以上1纳开以内的极端低温。
这个科研小组在美国《科学》杂志上发表论文介绍说,他们是在利用磁阱技术实现铯原子的玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的实验过程中创造这一纪录的。参与研究的科学家大卫·普里查德介绍说,将气体冷却到极端接近绝对零度的条件对于精确测量具有重要意义,他们的此次实验成果有助于制造更为精确的原子钟和更为精确地测定重力等。
绝对零度玻色-爱因斯坦凝聚态是物质的一种奇特的状态,处于这种状态的大量原子的行为像单个粒子一样。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。要实现物质的该状态一方面需要达到极低的温度,另一方面还要求原子体系处于气态。华裔物理学家朱棣文曾因发明了激光冷却和磁阱技术制冷法而与另两位科学家分享了1997年的诺贝尔物理学奖。
科学家说,他们希望利用新达到的最低温度发现一些物质的新现象,诸如在此低温下原子在同一物体表面的状态、在限定运动通道区域时的运动状态等。因发现了“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚”这一新的物质状态而获得了2001年诺贝尔物理学奖的德国科学家沃尔夫冈·克特勒评价说,首次达到绝对零度以上1纳开以内的温度是人类历史上的一个里程碑。
科学家称这一成果为“实验的绝技”,为造出负温度物质、新型量子设备打开了大门,有助于揭开宇宙中的许多奥密。
施奈德和同事用钾原子超冷量子气体实现了这种负绝对零度。他们用激光和磁场将单个原子保持晶格排列。在正温度下,原子之间的斥力使晶格结构保持稳定。然后他们迅速改变磁场,使原子变成相互吸引而不是排斥。施奈德说:“这种突然的转换,使原子还来不及反应,就从它们最稳定的状态,也就是最低能态突然跳到可能达到的最高能态。就像你正在过山谷,突然发现已在山峰。”
在正温度下,这种逆转是不稳定的,原子会向内坍塌。他们也同时调整势阱激光场,增强能量将原子稳定在原位。这样的结果是。这样一来,气体就实现了从高于绝对零度到低于绝对零度的转变,约在负十亿分之几开氏度。
这项研究已经被发表在很多自然科学杂志上,这是人类在物理学上的重大突破,许多科学家表示这为发现新的物质——暗物质提供了一条路径。
由德国、美国、奥地利等国科学家组成的一个国际科研小组在实验室内创造了仅仅比绝对零度高0.5纳开尔文的温度纪录,而此前的纪录是比绝对零度高3纳开。这是人类历史上首次达到绝对零度以上1纳开以内的极端低温。
这个科研小组在美国《科学》杂志上发表论文介绍说,他们是在利用磁阱技术实现铯原子的玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的实验过程中创造这一纪录的。参与研究的科学家大卫·普里查德介绍说,将气体冷却到极端接近绝对零度的条件对于精确测量具有重要意义,他们的此次实验成果有助于制造更为精确的原子钟和更为精确地测定重力等。
绝对零度玻色-爱因斯坦凝聚态是物质的一种奇特的状态,处于这种状态的大量原子的行为像单个粒子一样。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。要实现物质的该状态一方面需要达到极低的温度,另一方面还要求原子体系处于气态。华裔物理学家朱棣文曾因发明了激光冷却和磁阱技术制冷法而与另两位科学家分享了1997年的诺贝尔物理学奖。
科学家说,他们希望利用新达到的最低温度发现一些物质的新现象,诸如在此低温下原子在同一物体表面的状态、在限定运动通道区域时的运动状态等。因发现了“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚”这一新的物质状态而获得了2001年诺贝尔物理学奖的德国科学家沃尔夫冈·克特勒评价说,首次达到绝对零度以上1纳开以内的温度是人类历史上的一个里程碑。
科学家称这一成果为“实验的绝技”,为造出负温度物质、新型量子设备打开了大门,有助于揭开宇宙中的许多奥密。
施奈德和同事用钾原子超冷量子气体实现了这种负绝对零度。他们用激光和磁场将单个原子保持晶格排列。在正温度下,原子之间的斥力使晶格结构保持稳定。然后他们迅速改变磁场,使原子变成相互吸引而不是排斥。施奈德说:“这种突然的转换,使原子还来不及反应,就从它们最稳定的状态,也就是最低能态突然跳到可能达到的最高能态。就像你正在过山谷,突然发现已在山峰。”
在正温度下,这种逆转是不稳定的,原子会向内坍塌。他们也同时调整势阱激光场,增强能量将原子稳定在原位。这样的结果是。这样一来,气体就实现了从高于绝对零度到低于绝对零度的转变,约在负十亿分之几开氏度。
这项研究已经被发表在很多自然科学杂志上,这是人类在物理学上的重大突破,许多科学家表示这为发现新的物质——暗物质提供了一条路径。

