人类在太空创造出“物质的第五态”

英国杂志《自然》17日发表了一项关于物理学的重要研究:科学家在太空中首次创造了“第五种物质状态”——玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)。从玻色-爱因斯坦凝聚实验中获得的见解将促进天基引力波探测器的发展。

玻色-爱因斯坦凝聚可以被认为是当低密度原子气体冷却到接近绝对零度并坍缩成一个非常致密的量子态时形成的一种物质状态。这种状态的特性使它成为检测极小惯性力的理想选择，它们可以用来测量重力加速度——保持原子*落体可以增加这些测量的灵敏度。研究玻色-爱因斯坦凝聚的等效子系统，有助于我们加深对引力波、广义相对论和量子力学的理解。

这一次，德国汉诺威大学的研究人员迈克尔·卢克曼、恩斯特·赖塞尔和他们的同事在火箭任务MAIUS-1(微重力下的物质波干涉测量)中创造了第一个*落体天基玻色-爱因斯坦凝聚体。

这相当于地面上的玻色-爱因斯坦凝聚，在1.6秒内产生大约100，000个原子，研究小组可以在6分钟的太空飞行中进行80多次实验。科学家说，这些实验有助于增加人类对空间冷原子实验的理解，并有望开启量子气体实验的新时代。

早在1925年，爱因斯坦就预言，受玻色-爱因斯坦统计影响的原子可能在极低的温度下发生变化——随着温度接近绝对零度，越来越多的原子将聚集在最低能量状态，直到几乎所有的原子都处于这种能量状态，并且整体呈现量子态。所有的原子似乎都变成了同一个原子，不再把你我分开。这种状态后来被命名为玻色-爱因斯坦凝聚，也被称为“物质的第五种状态”，与气态、液态、固态和等离子态并列。