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06-17
25年前，人类首次创造物质第五态——玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC） 。
因此，这种量子态已成为量子物理研究的重要工具。
25年后，科学家在国际空间站再次创建BEC，并在国际空间站进行实验研究。
第一个研究成果发表在《Nature》上，标题为“Observation of Bose–Einstein condensates in an Earth-orbiting Research Lab”。
雷锋网注：图片取自《自然》 物质的第五态 日常生活中，物质通常有四种形态——气态、液态、固态和等离子体；而玻色-爱因斯坦凝聚体则与前四种形式不同。
第五种物质状态。
这是一种特殊的物质状态。
它是一种气态、超流体的物质状态，当玻色子原子冷却到接近绝对零时就会出现。
也就是说，当温度足够低、原子运动速度足够慢时，几乎所有原子都会聚集到能量最低的量子态，形成宏观量子态。
雷锋网注：图片来源维基百科2006年，麻省理工学院的Wolfgang Ketterley与科罗拉多大学博尔德分校的Eric Cornell和Carl Weiman在nK低温下首次获得了气态铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚。
与其他日常形式的物质相比，BEC 非常不稳定。
只要它们离开实验室并与外界接触，就会发生相互作用，将它们加热到临界温度以上并分解成单个原子态。
基于此，BEC在现实中的应用还需要一段时间。
然而，科学家们从未停止过对BEC的探索。
BEC研究，从地面到太空 BEC首次被发现后，全球近百个实验室对其进行了研究。
今年5月，来自澳大利亚的一个研究团队还首次利用人工智能制造了玻色-爱因斯坦凝聚体。
在这个实验中，人工智能主要充当激光束，调节温度并防止原子逃逸。
虽然很多研究正在进行，但总有一个无法回避的障碍——地球引力。
正如前面提到的，这是物质的一种特殊形式，但形成这种形式的“超级原子”非常脆弱。
地球引力会干扰固定BEC观测位置所需的磁场，容易导致BEC消失。
因此，在地球实验室中很难对其进行深入的了解。
为了防止原子在重力的影响下进行能量运动，科学家们将目光转向了太空领域。
2016年，德国物理学家在太空启动了MAIUS 1实验。
一种可以冷却碱金属原子并将其转化为玻色-爱因斯坦凝聚物的特殊装置被安装在火箭上并发射到太空。
然后他们在返回地球进行研究之前使用了失重状态。
。
然而这个过程只持续几分钟，对研究的帮助仍然有限。
于是，科学家们直接把实验室送到了国际空间站。
2016年，NASA喷气推进实验室的物理学家David Aveline创建了冷原子实验室，并将其放置在国际空间站上，开展BEC研究。
研究结果于6月11日发表于《Nature》。
国际空间站BEC雷锋网创作 注：来源科学 在冷原子实验室中，红色激光会将质子和电子数量相同的玻色子原子固定在某个位置，将它们冷却到接近绝对零。
原子逐渐冷却后，会凝结成越来越致密的原子云。
同时，实验设备利用线圈产生磁场来捕获原子，并将其捕获在“磁陷阱”中，以便于观察。
值得注意的是，虽然原子在极低的温度条件下不易运动，但一旦原子之间产生斥力，就会导致原子云爆炸，BEC会在几秒钟内被稀释，无法继续实验。
因此，为了顺利推进研究，有必要削弱原子云的膨胀率。
研究人员发现，在地球上，降低原子云的膨胀率需要加深磁阱以抵消重力的影响。
这在国际空间站上是不必要的，因为在国际空间站上，即使是浅层磁阱也能由于弱重力而产生 BEC。
此外，研究指出，基于国际空间站的微重力环境，研究人员对BEC的研究也可以持续更长时间。
例如，在太空中，研究人员有1.1秒的时间观察从磁阱中释放的原子；在地球上，观测时间仅为40毫秒。
毫无疑问，这项研究将为探索BEC开辟新的机遇，这项研究对于理解BEC的物质状态将具有积极的意义。
研究人员指出，在轨BEC的成功创建不仅为量子气体研究和原子干涉测量带来了新的机遇，也为实施更雄心勃勃的任务铺平了道路。
在论文摘要中，研究人员还指出了任务方向，主要包括微重力专用井拓扑寻路技术、原子激光源、少体物理、原子波干涉测量等方面的长期研究。
德国航空航天中心量子技术研究所的Lisa Werner评价这项研究：能够在轨道上研究BEC将有助于科学家进一步了解基础物理，也让新的、更灵敏的量子测量方法更加有效。
可能的。
这个实验对科学界的意义怎么强调都不为过。
除了它在研究技术层面带来的惊喜之外，物理学家此前指出，通过进一步了解BEC，可能会揭示包括暗能量在内的一些神秘现象的重要线索。
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