宇航員克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)最近熱烈歡迎國(guó)際空間站的降溫：冷原子實(shí)驗(yàn)室的新硬件，這是一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理設(shè)施，它將原子冷卻到幾乎絕對(duì)為零，即華氏459度(負(fù)273度)攝氏度)。那比宇宙中任何已知的地方都要冷。

自2018年7月起，冷原子實(shí)驗(yàn)室已在空間站的科學(xué)模塊中啟動(dòng)并運(yùn)行，并從位于加利福尼亞州帕薩迪納的NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。地球上有五組科學(xué)家正在使用冷原子實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，以幫助回答有關(guān)我們的世界如何以最小尺度運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題。

新的硬件包括一個(gè)稱為原子干涉儀的儀器，它將使科學(xué)家能夠?qū)χ亓M(jìn)行微妙的測(cè)量并探究重力的基本理論。這項(xiàng)技術(shù)在太空中的進(jìn)一步發(fā)展可能會(huì)導(dǎo)致改進(jìn)的慣性力傳感器，這些慣性力傳感器可用于設(shè)計(jì)工具，以增強(qiáng)航天器的導(dǎo)航能力，探測(cè)行星和其他天體的組成和拓?fù)?，并研究地球的氣候?/p>

將原子冷卻到如此低的溫度會(huì)大大降低它們的速度，從而使科學(xué)家能夠更輕松地研究它們。(室溫原子的移動(dòng)速度比聲音的速度快，而超冷的原子的移動(dòng)速度比庭園的蝸牛慢。)超冷原子的物理技術(shù)帶來(lái)了許多突破，例如發(fā)現(xiàn)超流體和超導(dǎo)電性以及產(chǎn)生第五態(tài)的物質(zhì)，稱為玻色-愛(ài)因斯坦冷凝物(BEC)。BEC最早是在1920年代預(yù)測(cè)的，它使科學(xué)家能夠在宏觀尺度上觀察原子的量子行為。

物理學(xué)家在與地球相連的實(shí)驗(yàn)室中使用超冷原子設(shè)施已有20多年了。但是CAL是地球軌道上第一個(gè)這樣的設(shè)施，在那里微重力環(huán)境為科學(xué)家提供了更長(zhǎng)的單個(gè)原子束觀察時(shí)間，并且可能允許比地面溫度更低的溫度。

超冷原子還為量子力學(xué)提供了一個(gè)窗口，其中粒子可以以奇怪的方式表現(xiàn)，例如自發(fā)通過(guò)物理屏障或長(zhǎng)距離瞬時(shí)通信。量子力學(xué)的研究導(dǎo)致了激光，半導(dǎo)體和晶體管等無(wú)處不在的技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)飛躍進(jìn)入地球軌道，冷原子實(shí)驗(yàn)室可能會(huì)打開(kāi)太空量子技術(shù)發(fā)展的大門。