英國(guó)《自然》雜志10月17日發(fā)表一項(xiàng)物理學(xué)重磅研究：科學(xué)家們?cè)谔罩惺状蝿?chuàng)造了“物質(zhì)的第五態(tài)”——玻色—愛(ài)因斯坦凝聚(BEC)。基于玻色—愛(ài)因斯坦凝聚實(shí)驗(yàn)得到的見(jiàn)解，將會(huì)促進(jìn)天基引力波探測(cè)器的發(fā)展。
玻色—愛(ài)因斯坦凝聚可看作是低密度原子氣體冷卻到接近絕對(duì)零度并且坍縮成非常致密的量子態(tài)時(shí)形成的物質(zhì)狀態(tài)。該狀態(tài)的特性使其成為感應(yīng)極小的慣性力的理想選擇，而且它們可用于測(cè)量重力加速度——保持原子做自由落體運(yùn)動(dòng)可以增加這些測(cè)量的靈敏度。研究玻色—愛(ài)因斯坦凝聚等量子系統(tǒng)，非常有助于增加我們對(duì)引力波、廣義相對(duì)論和量子力學(xué)的理解。
此次，德國(guó)漢諾威大學(xué)研究人員麥可·盧克曼、厄恩斯特·雷塞爾及其同事，在探測(cè)火箭任務(wù)MAIUS-1(微重力下的物質(zhì)波干涉測(cè)量)上創(chuàng)造了人類第一個(gè)自由落體天基玻色—愛(ài)因斯坦凝聚。
其與地基玻色—愛(ài)因斯坦凝聚相當(dāng)，在1.6秒內(nèi)產(chǎn)生約10萬(wàn)個(gè)原子，而且研究團(tuán)隊(duì)在6分鐘的太空飛行中，能夠進(jìn)行80多次實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)家表示，這些實(shí)驗(yàn)有助于增加人類對(duì)于在太空進(jìn)行冷原子實(shí)驗(yàn)的理解，并且有望為量子氣體實(shí)驗(yàn)開(kāi)辟一個(gè)新時(shí)代。
早在1925年愛(ài)因斯坦就預(yù)言，在極低的溫度下，服從玻色—愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)的原子可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變——隨溫度不斷逼近絕對(duì)零度，越來(lái)越多的原子會(huì)聚集于最低的能量狀態(tài)上，直到幾乎所有的原子都處于這一個(gè)能量狀態(tài)上，整體呈現(xiàn)一個(gè)量子狀態(tài)，所有的原子似乎都變成了同一個(gè)原子，不再分你我他。這種狀態(tài)后來(lái)被命名為玻色—愛(ài)因斯坦凝聚，也被稱為是與氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、等離子態(tài)并列的“物質(zhì)的第五態(tài)”。
