新華社北京11月6日電 題：邁向絕對零度 中國空間站制備出已知最冷物質

新華社記者胡喆

零下273.15攝氏度，是物理學定義的絕對零度，吸引全世界科學家百年來不斷奔赴的溫度極限。如今，中國空間站的實驗櫃內，人類距離這個極限又近了一大步。

記者11月6日從中國科學院獲悉，中國科學家在空間站夢天艙超冷原子物理實驗櫃，把銣原子雲冷卻至9.7皮開爾文，也就是千億分之一開爾文，比室溫低14個數量級，可穩定觀測7秒，刷新此前國際科研團隊38皮開爾文的紀錄，誕生目前人類已知最冷人造物質。

北京大學電子學院教授陳徐宗表示，溫度的本質，是原子的熱運動。原子跑得越慢，溫度就越低。地面上，重力會拉扯原子雲向下墜落，想要深度冷卻，就要施加更強束縛，反過來帶入多余能量，限制溫度繼續下探，地面觀測僅能維持0.05秒。而在空間站微重力環境，原子雲自在漂浮，隻需極弱約束，就能實現深度冷卻。

這台藏在空間站裡的“超級冰箱”，是科研人員的奇跡“瘦身”之作。原本地面一間房屋大小、重達10噸的實驗系統，被壓縮成0.7立方米、0.5噸重的空間科學實驗設施。

中國科學院上海光學精密機械研究所黨委書記、研究員陳衛標介紹，工程的挑戰性在於，在航天級嚴苛要求下把多項尖端的技術集中實現。超冷原子物理實驗系統涉及原子物理學、激光技術、精密光學設計、超高真空技術、自動控制技術、航天工程學等諸多領域。

“打個比方，我們需要把二十幾束激光精確地匯聚到一個幾十微米的原子雲上，誤差不能超過5微米，約十分之一頭發絲的粗細。”中國科學院上海光學精密機械研究所研究員李唐表示，如此復雜精密的儀器還需滿足航天高集成、低功耗、高可靠性的要求，並通過航天級試驗，才能發射到空間站。超冷原子物理實驗取得目前的結果，也証明了工程研制的成功。

北京大學電子學院教授周小計介紹，不同於國際通行的原子芯片磁阱路線，中國團隊選擇難度更高的全光阱冷卻技術，抗磁場干擾，適配光晶格實驗，拓展能力更強。為實現這一突破，項目從論証到在軌取得成果，整整走過15年，幾代科研人員接續攻關。

當原子被冷卻到接近絕對零度，就會跳出日常的物理規律，出現玻色-愛因斯坦凝聚這類奇妙的宏觀量子現象。無序亂跑的原子，變成整齊劃一的“量子儀仗隊”。北京大學助理研究員熊煒說，7秒的觀測窗口，相比地面實現百倍提升，給捕捉微弱的新奇物理現象留出充足時間。

這份成果不只是實驗室裡的數字。受訪專家表示，在科學意義上，這一成果將幫助解決極低溫下量子氣體的相變、非平衡動力學、量子多體關聯等基礎物理問題，推動對早期宇宙模擬、超輕暗物質探測等前沿課題的研究﹔在應用意義上，超低溫原子可用於更高精度的原子干涉儀、量子傳感器和空間時頻基准，服務於地球重力場測量、慣性導航及基本物理常數檢驗，未來將有助於提升我國在空間量子科技領域的國際競爭力。

相關論文發表於國際學術期刊《科學》。《科學》審稿人評價，這項工作代表超低溫膨脹領域當前最高水平。昔日的紀錄保持者也對中國方案表示驚嘆。

中國載人航天工程空間應用系統總指揮、中國科學院空間應用工程與技術中心副主任（主持工作）王強表示，如今，我們歡迎全世界科學家，利用中國空間站這台頂尖超冷原子實驗平台進行實驗研究。邁向絕對零度的征途上，中國以開放姿態，和全球同行一起，叩問宇宙與微觀世界的奧秘。