中国空间站造出9.7皮开尔文物质：刷新已知最冷人造物纪录

11月6日，中国科学院空间应用工程与技术中心对外公布中国空间站的最新科研成果。据央视新闻报道，我国科研团队借助梦天舱搭载的超冷原子物理实验柜，制备出已知最冷的人造物质，把人类最低温物质纪录再度压低，向绝对零度又靠近了一步。相关成果同日刊发于国际学术期刊《科学》。

这次极低温实验用的是全光阱冷却技术。团队把空间站超冷原子实验柜中铷原子云的等效温度降到9.7皮开尔文，约为室温下物质温度的一百万亿分之一，并连续观测了7秒。相比之下，2021年德国科研团队实现的铷原子云等效温度为38皮开尔文。9.7皮开尔文更接近绝对零度，由此成为目前已知最冷的人造物质。

在地面做同类实验，最大的麻烦是重力。原子会被重力拽着往下落，很难充分降温。空间站的微重力环境则让原子能悬浮起来，不必施加很强的外力束缚，就能冷到更低的温度。我国科研团队利用的正是这一点：他们从地面远程操控空间站超冷原子实验柜的设备，完成了这项基础研究领域的重要突破。

超冷原子物理实验柜于2022年研制成功，随梦天舱一起进入中国空间站。它既当“超级冰箱”，又做前沿科学的“微型实验室”。金属铷在这里先被加热蒸发，释放出铷蒸汽；随后用磁光阱、光学黏团技术对蒸汽中的铷原子做初步冷却；再通过两级交叉光阱技术完成蒸发冷却和深度冷却。

多年攻关中，我国科研团队突破超高真空环境获取、高功率光纤激光器研制等一批关键技术，把原本占地20立方米、重10吨的地面实验系统，压缩集成到0.7立方米、500公斤。一间屋子大小的实验装置，就这样被装进了冰箱大小的空间。

绝对零度是零下273.15摄氏度，也是宇宙温度的下限。热力学第三定律表明，人类只能无限接近它，永远无法真正达到。常温下原子不停碰撞、振动，做无规则热运动；温度一路降低，原子的运动也随之减慢。科学家发现，只有当温度逼近零下273.15摄氏度、也就是0开尔文时，原子才会被“冻”到几乎静止。原子慢到一定程度，各种奇妙的物理现象便会涌现，帮助科学家看清微观世界里平时难以捕捉的规律。

这项新突破有望推动早期宇宙模拟、超轻暗物质探测等前沿课题。相关技术还能用来研制精度更高的原子干涉仪、量子传感器和空间原子钟，服务于地球微重力测量、惯性导航以及基本物理常数检验。

该项目由中国空间应用工程与技术中心牵头论证、管理与集成，北京大学和中国科学院上海光学精密机械研究所联合完成。