5月20日,美國太空總署在國際空間站上建造的「冷原子實驗室」(Cold Atom Lab)啟動工作。 

NASA稱,該實驗室讓氣體原子處於玻色 - 愛因斯坦凝聚態的時間可從地面上幾分之一秒延長至近10秒,方便科學家們研究這種神秘的物質形態。 

NASA的網站解釋說,在外太空失重的環境下,國際空間站能夠讓該實驗室的溫度比在地球上使用任何技術能夠達到的水平更低、更接近於絕對零度。

在這樣極低溫度下,氣體的原子將處於玻色 - 愛因斯坦凝聚態。這種狀態下原子互相之間停止了任何運動,所有的原子都疊加到一起處於幾乎相同的低能量狀態,就像一個原子一樣,有時這也被稱為「超級原子」。

然而根據泡利不相容原理(Pauli exclusion principle),原子不可能疊加到一起,這有悖目前所知的物理定律。 

這也是量子力學的神秘之處。因此科學家們意識到,對於周圍物質世界,其實我們對很多基本原理的理解都不一定是正確的。 

探索玻色 - 愛因斯坦凝聚態一直是困難的,因為在地面上能夠讓原子維持這種狀態的時間很短,只有幾分之一秒。但是在太空失重的環境下能夠維持的時間就長多了,NASA稱可長達10秒。

探索氣體的玻色凝聚態對製造量子電腦、改善原子鐘、光學數據存儲和電子通信等領域都有重大意義。

幸運的是,參與這項研究的科學家們不會被那樣的低溫凍到。他們在地面舒適溫暖的環境中遠程操控這個極低溫太空實驗室。◇