气态铷原子的速度分布数据证实了1995年发现玻色-爱因斯坦凝聚的新浪科技新闻北京时间6月15日的消息。据国外媒体报道，在一项新的研究中，科学家们在国际空间站独特的微重力环境中创造了一种新的物质状态，并以此探索了量子世界。
在日常生活中，物质通常呈现四种状态，即气态、液态、固态和等离子态。然而，还有第五种状态，——玻色-爱因斯坦凝聚。1924年，爱因斯坦和萨延德拉纳特博斯预言了这一点，沃尔夫冈凯特尔、埃里克康奈尔和卡尔魏曼领导的团队于1995年通过实验首次创造了物质状态。当一组原子冷却到接近绝对零度时，原子开始聚集在一起，就像一个巨大的“超级原子”这是一种气态超流体(完全没有粘性)状态的物质，其中几乎所有原子都聚集到能量最低的量子态，形成宏观量子态。
玻色-爱因斯坦凝聚跨越了受经典物理控制的日常世界和遵循量子力学规则的微观世界。在量子力学的世界里，一个粒子可以表现得好像它同时在两个相反的方向旋转，或者同时存在于两个或更多的地方。由于玻色-爱因斯坦凝聚遵循一定的量子行为，因此它们有望为科学家提供量子力学基本原理的关键线索，甚至有助于建立“万物理论”，从而解释宇宙如何在最小到最大的尺度上运行。
现在，科学家们可以在世界各地的数百个实验室中常规生产玻色-爱因斯坦凝聚体。然而，阻碍这项研究的限制之一是地球的重力。这些“超级原子”非常脆弱，制造它们的设备也非常精细，所以地球上的重力可能会将它们全部摧毁，这使得我们很难深入了解它们。
结果，研究人员开发并成功运行了国际空间站上的冷原子实验室，该实验室能够在微重力条件下产生玻色-爱因斯坦凝聚。该实验室于2018年发射，体积小，所需能量相对较少，因此符合空间站的具体要求。在地球上，进行玻色-爱因斯坦凝聚所需的设备可以占据整个实验室，但冷原子实验室的体积只有大约。4立方米，平均需要510瓦的电力。
在这项新的研究中，研究人员通过冷原子实验室发现，在微重力条件下玻色-爱因斯坦凝聚的自由膨胀时间超过1秒，大大延长了可观察时间，提高了测量精度。相反，在地球上，科学家只有几十毫秒来完成同样的任务。此外，在微重力条件下，科学家可以用较弱的力捕获聚集体。这反过来意味着玻色-爱因斯坦凝聚可以在较低的温度下产生，届时这种奇特的量子效应将变得更加明显。
到目前为止，研究人员已经用铷原子制造了玻色-爱因斯坦凝聚体。这项研究的资深作者、加州理工学院的物理学家罗伯特汤普森说，他们最终打算添加钾原子来研究两个凝聚态混合时会发生什么。此外，研究人员还试图利用冷原子实验室来制造球形玻色-爱因斯坦凝聚体，这种凝聚体只能出现在太空中。
“过去，我们对自然界内部运行机制的主要观点来自粒子加速器和天文台。在未来，我相信冷原子的精确测量将发挥越来越重要的作用，”汤普森补充道。他们的详细研究结果发表在6月11日的《自然》杂志上。
什么是玻色-爱因斯坦凝聚？
玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)被称为物质的第五种状态，而前四种状态分别是固态、液态、气态和等离子态。这种状态是在接近绝对零度的低温下形成的，并且只存在于行为类似玻色子的原子中。
玻色子是两种基本粒子之一。当玻色子原子冷却形成凝聚态时，它们将失去它们的特性，表现得像一个巨大的超级原子团，有点像在激光束中变得无法区分的光子。1995年6月5日，科罗拉多大学博尔德分校的埃里克康奈尔和卡尔魏曼通过实验创造了第一个玻色-爱因斯坦凝聚。四个月后，麻省理工学院的沃尔夫冈凯特尔尔利用钠-23独立获得了玻色-爱因斯坦凝聚。2001年，康奈尔、魏曼和凯特勒分享了诺贝尔物理学奖。
尽管玻色-爱因斯坦凝聚体很难理解和制造，但它们有许多非常有趣的特征。例如，它们可以获得异常高的光密度差。一般来说，聚集体的折射率很小，因为它们的密度比普通固体小得多。然而，利用激光可以改变玻色-爱因斯坦凝聚的原子态，使其折射率在一定频率下突然增加。结果，凝结中的光速会直线下降，甚至下降到每秒几米。
旋转的玻色-爱因斯坦凝聚体可以用作黑洞的模型，入射光不会逃逸。玻色-爱因斯坦凝聚也可以用来“冻结”光，当凝聚分解时，光会被释放出来。(任天)
