中国空间站铷原子云达到 9.7 皮开尔文等效温度

北京时间 11 月 6 日，中国科学院介绍了中国空间站超冷原子实验的一项新成果：研究团队利用梦天实验舱内的超冷原子物理实验柜，将一团铷原子云的等效温度降至约 9.7 皮开尔文，并在释放后观察其自由膨胀约七秒。相关论文发表于《科学》。

这个温度指的是什么

一皮开尔文等于万亿分之一开尔文。这里的 9.7 皮开尔文描述的是原子云极其缓慢的膨胀所对应的等效温度，并不表示实验柜或空间站周围环境也降到了这一温度。团队称，这一结果低于此前报道的同类铷原子云低温纪录。

绝对零度为零开尔文，相当于摄氏零下 273.15 度。接近这一极限时，原子的热运动显著减弱，研究人员可以更容易地观察集体量子行为。不过，等效温度及其不确定性需要结合具体的制备和测量方法理解，不能把不同实验中所有温度数字简单等同。

微重力提供更长观察窗口

在地面实验中，重力会限制原子云被弱束缚和释放后可观察的时间。空间站微重力环境为使用更弱的束缚和较长时间的自由演化提供了条件。团队采用光阱等技术冷却原子，并通过精密光学和电子控制减少扰动。

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等单位参与。相关设施随梦天实验舱于 2022 年进入空间站。

接下来能研究什么

更冷的原子和更长的观察时间，有望为量子模拟、原子干涉测量及基础物理检验提供条件。研究人员提到的地球重力场测量和暗物质模型检验仍是后续研究方向，并非本次实验已经完成的应用。

资料来源：中国科学院转载的央视新闻报道；中国科学院英文报道与论文链接；《科学》论文。