美太空总署打造全宇宙最冷空间 助科学家研究量子力学

为了要研究在地球上无法观察到的量子现象,美国太空总署(NASA)打造了一个号称是“全宇宙最寒冷地方”,被称为“冷原子实验室(CAL)”,在本月21日正式发射升空前往国际空间站,让科学家进一步钻研量子力学。

冰箱大小实验室,创造零下273度环境

这款造价高达8300万美元的“冷原子实验室(CAL)”,主要是科学家要研究玻色–爱因斯坦凝态(BEC),这是指玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态、超流性的物质状态,借此来研究宏观尺度上的量子力学。

但为什么不能在地球上做呢?因为地球的重力会在短短几秒钟内,让BEC在即短暂的时间内崩解,但在无重力的太空中可以存活至少5到10秒钟,这样就能争取到足够的时间将玻色子原子冷却到接近绝对零度状态。

在国际空间站上“空间”是非常珍贵的,因此科学家将冷原子实验室 (CAL)。从一个需要占满一整间房间的设备,压缩到尺寸仅冰箱大小的盒子,冷原子实验室(CAL)由太空总署的喷射推进实验室(JPL)研发制造,尺寸跟一般家用冰箱差不多,这个实验室能创造全宇宙最寒冷的空间。

玻色–爱因斯坦凝态(BEC)是一种气态、超流性的状态,由数十万个原子组成,冷原子实验室(CAL)通过激光光和其他技术,将原子冷却到绝对零度(约为摄氏零下273.15度),当到达着个状态时,数十万个原子的状态将保持同步,如同单一的量子物体,以便科学家做进一步研究观察。

NASA表示,冷原子实验室(CAL)可以通过远程遥控,在没有宇航员的协助下每天运行约6.5个小时,借由近距离研究超冷原子,可以帮助人类增进对于量子物理的理解,对于未来量子计算机的发展都会有帮助。