美國物理學家打造宇宙中的最低溫度

　　網易探索1月23日訊，宇宙最冷的地方在哪裡？不在月球，儘管月球的溫度可達到零下192攝氏度。最近，科學家可以告訴你，最低溫度是在地球上最近看到的。不久前，麻省理工學院利用激光冷卻技術，成功將體積相當於硬幣大小的物體冷卻到接近絕對溫度零度，創造了激光冷卻相同體積物體的最低溫度紀錄。

　　保持最低溫度紀錄

　　在超冷物理學中，低溫下的粒子特性與常溫不同。一些液化氣體會變成「超流體」，而一些絕緣材料則會變成所謂的超導電體。在絕對零度下，意味著物質絕對不殘留有任何一點點能量。然而，物理學家從來沒有達到他們想得到的最低溫度——絕對零度，零下273.59℃。

　　儘管如此，還是有一些科學家極力創造這種極限溫度，麻省理工學院就有一支這樣的科學家，目前還保持著2008吉尼斯世界紀錄的最低溫度紀錄――絕對零度以上萬億分之810華氏度。這是沃爾夫岡·凱特樂及其同事於2003年創下的。

　　凱特樂向記者展示了這一紀錄是如何創下的。他讓大家戴上護目鏡，以防止激光耀眼的光芒弄瞎了眼睛。他用激光讓粒子慢慢停下來，從而冷卻快速運動的原子粒子。他帶領大家從他陽光明媚的辦公室出來，穿過大廳，來到一間暗室里。房子裡布滿了相互連接的電線，小鏡子、真空管、激光源和高性能電腦。他指著一個黑箱子興奮地說：「就是這裡。這是我打造最低溫度的地方。」

　　凱特樂的成就源自他專攻一種名為玻色－愛因斯坦凝聚（Bose－ Einstein Condensation，簡稱BEC）的全新物質形態。此新形態為什麼冠以玻色、愛因斯坦的名字呢？有這樣一段插曲：1924年，印度物理學家玻色對光粒子進行了這方面的理論研究，並把重要的研究結果告訴了愛因斯坦。

　　之後，愛因斯坦於1925年預言，如果將某些原子氣體冷卻到足夠低的溫度，那麼所有原子會突然以可能的最低能態凝聚，它們將會像聽從口令的士兵一樣，編排成步調一致的整齊行列。一團混亂的氣態物質，將會在頃刻之間，轉換成高度有序的物質狀態，物質的這一狀態後來被稱為玻色－愛因斯坦凝聚。

　　70年之後，凱特樂和其他2名科學家幾乎同時製造了首個玻色－愛因斯坦凝聚。他們3人為此獲得了諾貝爾獎。凱物樂以此研究基本的物質特性，如可壓縮性，更好地了解超自然的低溫現象，如超流動性。最終，凱特樂像許多物理學家一樣，希望發現新的物質形態，在常溫下可用於像超導體，以改革人類的能源利用。

　　將光減速到靜止狀態

　　另一打造最低溫度的科學家是哈佛大學的雷尼·維斯特加德·華，其最佳成績是絕對零度以上百萬分之幾華氏度，接近凱特樂的成績。而且雷尼也製造出了玻色－愛因斯坦凝聚。她說：「我們現在每天都製造玻色－愛因斯坦凝聚。」在她的實驗室里，角落處的一個撞球檯大的平台看起來像迷宮，有許多微小卵形鏡子和鋼筆芯大的激光束。通過利用玻色－愛因斯坦凝聚，她和她的同事做了一些不可能的事情：他們將光減速到靜止狀態。

　　我們知道，真空下的光速不變，為297874公里每秒。在現實世界不同於真空，當它經過玻璃或水時，光不僅會彎曲，還會慢慢減速。此外，再沒有什麼能比得上雷尼將閃耀的激光光線變成玻色－愛因斯坦凝聚：就像將棒球扔進枕頭中一樣。她說：「首先，我們將其速度減慢到自行車的速度，再減慢至爬行速度，我們確實能讓它停止。觀察它，和它玩一把，之後再把它放走。」雷尼利用玻色－愛因斯坦凝聚發現自然光的更多特性，並知道如何如何利用「慢光」來提升電腦處理速度，為貯存信息提供新途徑。

　　然而，並不是所有的超冷研究都利用玻色－愛因斯坦凝聚。比如，芬蘭物理學家朱哈·托里尼米奇妙地控制了銠原子核，獲得了絕對零度以上萬億分之180華氏度的低溫。這一溫度雖然沒有上吉尼斯世界紀錄，但專家認為勝過了凱特樂的成績。