记得我上初中那会,物理课本讲物质的形态,就是固态,液态和气态。后来科学家又确认了物质的第四态,等离子体态。

2017年1月23日,一小块微芯片盘旋在瑞典头顶的太空中,它成为了宇宙中,当时已知的最冷的点。

这个芯片有邮票大小,是成千上万紧密排列的铷-87原子封装的。科学家将芯片发送到了太空中,让它搭载了一个12米长的火箭。之后科学家用激光束轰击芯片,直到它的温度降低到了负的273.15度左右,这个温度仅仅比绝对0度高了一点点,它可能是自然界中的最低温。

在接下来的6分多钟里,火箭在低重力环境中摇摆着,科学家利用这个绝佳的机会,对物质奇特的,人类很少了解的物质第五态,玻色-爱因斯坦凝聚进行了深入的研究。这也是第一次,科学家在宇宙中制造出了物质的第五态。

物质三种形态是什么(物质的第五种形态是如何被制造出来的)(1)

跟物质的其它四种形态不同,玻色-爱因斯坦凝聚的形成,需要使物质的原子被冷却到非常非常低的,接近于绝对零度的温度。当物质的原子被冷却到仅仅比绝对零度高出万亿分之一度左右时,组成物质的成万上千的原子,它们停止了作为个体的振动,而形成了一个整体的“原子”。它们作为整体,缓慢地以统一的波长进行振动,理论上,此时它们的振动是被它们周围极其微弱的重力波所搅动的。

这一特性,使得玻色-爱因斯坦凝聚成为绝好的监测重力波的工具。重力波是超级大的质量诸如黑洞和中子星碰撞而在宇宙空间和时间上产生的一种波。

这个实验的难处在于,当科学家在地球上造出了玻色-爱因斯坦凝聚,他们仅仅有几秒钟的时间去研究它,之后玻色-爱因斯坦凝聚的物质,就会从与它接触的容器底部开始坍塌,并解体。

科学家为了争取多研究几秒,设计将玻色-爱因斯坦凝聚物质从一个高塔坠落,在它落的过程中研究它。但这种方法并不能增加很多时间,来供科学家研究,因为很快它就会落到容器中,坍塌解体。

正因如此,低重力或者无重力的太空环境,就成为了研究玻色-爱因斯坦凝聚的绝佳场地。(NASA就在国际空间站建了一个冷原子研究实验室)

物质三种形态是什么(物质的第五种形态是如何被制造出来的)(2)

回到科学家在火箭上造出的,这个最冷的芯片。他们在短短的几分钟时间里,重点研究了重力如何影响原子阱和原子的冷却,以及玻色-爱因斯坦凝聚在自由落体时会有什么表现。

随着玻色-爱因斯坦凝聚研究的不断深入,科学家会逐渐揭开它神秘的面纱,它迷人的内在将会呈现给大家。

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