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人类在太空创造出“物质第五态”,证实爱因斯坦93年前预言

10月17日,《自然》杂志发表了一项重大的物理研究:科学家们首次在太空中创造了第五种物质状态——玻璃-爱因斯坦凝聚力(BEC)。基于玻璃-爱因斯坦凝聚力实验的观点将促进天基引力波探测器的发展。

玻璃-爱因斯坦凝结可以看作是一种物质状态,当低密度原子气体冷却到接近绝对零度并坍缩成非常致密的量子态时形成。这种状态的特性使其成为感应极小惯性力的理想选择,可用于测量重力加速度——保持原子自由落体运动可以提高这些测量的灵敏度。研究玻璃-爱因斯坦凝结等量子系统对增加我们对引力波、广义相对论和量子力学的理解非常有帮助。

这一次,汉诺威大学的研究人员麦可·卢克曼、厄恩斯特·雷塞尔及其同事在探测火箭任务MAIUS-1(微重力下的物质波干扰测量)上创造了人类第一个自由落体天基玻璃-爱因斯坦凝聚力。

它相当于基础玻璃-爱因斯坦,在1.6秒内产生约10万个原子,研究团队可以在6分钟的太空飞行中进行80多个实验。科学家们说,这些实验有助于增加人类对太空冷原子实验的理解,并有望为量子气体实验开辟一个新时代。

早在1925年,爱因斯坦就预测,在极低的温度下,服从玻色-爱因斯坦统计的原子可能会发生变化——随着温度接近绝对零度,越来越多的原子会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,整体呈现量子状态,所有的原子似乎都变成了同一个原子,不再分你、我和他。这种状态后来被命名为玻色-爱因斯坦凝聚,也被称为与气体、液体、固体和等离子体并列的物质第五状态。

(原标题:人类在太空中创造出物质五态)