玻色-愛因斯坦凝態達破紀錄低溫，只比絕對零度高 38 pK

雖然我們永遠不可能將物質冷卻到絕對零度那個點，但有機會無限接近。最近德國不萊梅大學團隊利用一種新方法，將玻色-愛因斯坦凝態冷卻到只比絕對零度高 38 pK，刷新以往最低溫物質紀錄。

絕對零度（absolute zero）是熱力學中物質的最低溫度，溫標寫成 0 K，等於攝氏溫標零下 273.15 ℃，當物質冷卻至接近絕對零度時會呈現一種氣態、超流性的物質狀態，稱為玻色–愛因斯坦凝態（Bose–Einstein condensate，BEC），此時單個原子形成單一相干物質波，科學家可以趁此利用干涉儀測量原子旋轉、加速度或作用在其上重力的最小變化，前者能提升導航精確度，後者可用於測試基本物理理論。

不過困難的是，絕對零度僅存於理論中，由於我們永遠無法消除系統中原子的所有動能，因此科學家們不可能製造出達到絕對零度的物質。但我們可以非常接近那塊絕對領域，比如幾年前，哈佛大學團隊研究了物質在 500 nK 低溫下的化學反應；國際太空站上的冷原子實驗室（CAL）更在 100 nK 環境中進行實驗，且由於離地表較遠、重力變小，製造出的玻色–愛因斯坦凝態能維持 5~10 秒，反觀地球實驗室製造的玻色–愛因斯坦凝態都一閃即逝，難以觀察。

而上述種種實驗，現在全被德國不萊梅大學團隊的最新研究打破紀錄了。利用一種控制玻色-愛因斯坦凝態膨脹自由落體的新方法，該團隊製造出史上最低物質溫度，只比絕對零度高 38 pK（1/3,800,000,000,000）。

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研究人員首先在真空磁場中捕捉 10 萬個銣原子雲，接著將它們冷卻成玻色-愛因斯坦凝態量子氣體，所有原子開始像一個大原子一樣作用，我們開始看到奇怪的量子效應。

然而溫度還不夠低，因此團隊在實驗中讓玻色-愛因斯坦凝態像自由落體一樣在磁阱中落下 120 公尺，過程反覆關閉打開磁場：當磁場關閉時，氣體開始膨脹，磁場重新打開氣體則被迫再次收縮，這種切換實際上讓氣體膨脹幾乎停下，從而降低分子動能並繼續降低溫度，最後達到僅比絕對零度高 38 pK 的溫度。

雖然僅維持了 2 秒，但電腦模擬表明應該可以在失重環境中維持 17 秒，比如外太空，未來團隊希望可以在冷原子實驗室中測試他們的新方法。新論文發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。