根据他们最近发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的新研究，来自德国三所大学的研究人员创造了有记录以来实验室中最冷的温度——确切地说，比绝对零度高出38万亿分之一度。
这一突破让我们离绝对零度又近了一步，这可能会对粒子物理学产生巨大影响。
在不来梅大学应用空间技术和微重力中心，刺骨的温度只持续了几秒钟，但这一突破可能会对我们对量子力学的理解产生长期影响。
这是因为我们越接近绝对零度——根据热，理论上我们可能达到的最低温度——粒子，也就是物质的行为就越奇特。例如，液氦在极低的温度下成为“超流体”，这意味着它流动时没有任何摩擦阻力。氮在-210摄氏度结冰。在足够低的温度下，一些粒子甚至呈现出波动的特征。
绝对零度等于−273.15摄氏度，或-459.67华氏度，但大多数情况下，它的测量值是0开尔文。据《每日科学》(ScienceDaily)报道，在这个点上，“自然界的基本粒子有最小的振动运动”。然而，科学家不可能在实验室中创造绝对零度的条件。
在这种情况下，研究人员正在研究原子的波动特性时，他们提出了一个过程，可以通过减慢粒子速度，使其几乎完全停止，从而降低系统的温度。在几秒钟内，粒子完全静止不动，温度下降到惊人的38皮开尔文，或绝对零度以上的38万亿分之一度。这种温度是如此之低，以至于任何一种常规温度计都检测不到它。相反，温度是基于粒子缺乏运动。
根据该团队的研究论文，这里起作用的机制是“一个时域物质波透镜系统”。物质波就像它的名字一样:像波一样运动的物质。这是量子物理学的一部分，在这个领域，我们之前认为我们知道的一切在仔细研究后都会变得有些不稳定。在这种情况下，科学家使用了一种由一种叫做量子气体的浑浊物质构成的静电“透镜”，并利用它使物质波聚焦并以一种特定的方式表现出来。常规气体是由离散粒子的松散排列构成的，但量子气体不是这种可预测的物质。在这种情况下，量子气体是一种令人困惑的物质状态，称为玻色-爱因斯坦凝聚。
量子气体透镜是通过仔细的激发来“调谐”的。想想一副眼镜上的晶状体，它的弯曲度是根据病人的眼睛来设计的，可以聚焦得更近或更远。在这个实验中，科学家们将焦点调到了无穷大。在被称为光学的量子物理学中，这意味着量子气体将通过的粒子限制在一起，直到它们以惊人的慢速度一次通过一个。
“通过将玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的激发与磁透镜结合，我们形成了一个时域物质波透镜系统，”研究人员写道。“焦点是由透镜势的强度调节的。通过将焦点置于无穷远处，我们将BEC的总内部动能降低到38 pK。”
来自不来梅大学、柏林洪堡大学和美因茨约翰内斯古腾堡大学的研究人员说，他们预计未来的研究人员将使粒子运动更慢，最高可能达到17秒的“失重”周期。
