9.7皮开尔文！中国空间站造出人类低温纪录

　　中国青年报客户端北京11月6日电（中青报·中青网记者 张渺）近日，中国科学院空间应用工程与技术中心发布最新成果，宣布在空间站超冷原子物理实验柜中，中国科学家率先利用全光阱冷却技术，成功将铷原子云的等效温度降至9.7皮开尔文（pk），较室温降低了14个数量级，并可持续观测7秒。这打破了人类迄今为止的低温纪录，制备出目前已知最冷人造物质，标志着中国科学家向绝对零度迈进一大步。

　　11月6日，该项工作成果论文《太空中低于10皮开尔文的量子气体》在线发表于国际期刊《科学》。据介绍，中国空间站超冷原子物理实验柜项目从2011年开始论证，到2022年研制成功、随“梦天”舱发射，如今取得重大突破，历时15年。这是系统总体、科学团队、工程团队集智攻关、团结协作的结果。

中国空间站超冷原子实验。研究团队供图

　　将原子冷却至接近绝对零度，能够使原子的德布罗意波长变长到可观察尺度（如几百微米），原子云的相干性大大增强，此时，量子规律从微观粒子“浮现”为可观测、可调控的物质形态，能够为量子模拟提供纯净、灵活的实验平台，也能够为高精度原子钟、原子干涉惯性测量、量子计算等新兴量子技术提供关键支撑。

　　“向绝对零度迈进，是物理学界持续百余年的挑战。在这条探索道路上，低温研究和冷却技术的相关成果，至少5次获得诺贝尔物理学奖。新的冷却方法不断拓展可探索的温度范围，也让新的量子现象逐步显现。”论文共同通讯作者、北京大学电子学院教授周小计说。

　　2022年，中国空间站“梦天”实验舱成功发射，由中国科学院上海光学精密机械研究所牵头研制的超冷原子物理实验系统，正是一个能将温度极限降低的“超级冰箱”。4年后，利用这一实验系统，中国科学家们打破了人类低温纪录。

　　在空间站微重力环境下，只需极弱的束缚就可完成冷却过程，冷却效率大幅提升，温度也能够降至更低，且可持续观测时间更长。利用中国空间站超冷原子物理实验柜，中国科学家率先采用全光阱“囚禁”原子云，降低光强进行蒸发冷却降低原子云温度，再用非绝热扩散进行深度冷却，最终获得低温突破。

　　与国际“磁阱”方案相比，“中国方案”难度更大，但优势更明显。全光阱在空间环境中更易实现多光束精确控制，且对磁场干扰不敏感，对多种量子模拟实验具有兼容性。

　　科学方案确定后，上海光机所工程团队历经多年努力，完成了极高真空度物理系统、高功率光纤激光器、长期连续激光稳频、高精度集成物理光机等关键技术攻关，将地面20立方米、重10吨的实验系统集成到0.7立方米、重0.5吨的超冷原子物理实验柜中。

　　论文共同第一作者、上海光机所研究员李唐表示，“工程的挑战性在于，在航天级严苛要求下把多项尖端的技术集中实现。超冷原子物理实验系统涉及原子物理学、激光技术、精密光学设计、超高真空技术、自动控制技术、航天工程学等诸多领域。如此复杂精密的仪器还需满足航天高集成、低功耗、高可靠性的要求，并通过航天级试验，才能发射到空间站。超冷原子物理实验取得目前的结果，也证明了工程研制的成功。”

　　中国载人航天工程空间应用系统总设计师、空间应用中心副主任吕从民表示：“我们中国科学家联合工程团队15年磨一剑，完成了从基础研究到工程实现的跨组织、体系化攻关，取得国际最好指标。此次实验结果超越了国际同行，这表明目前我国已达到国际冷原子物理相关实验技术一流水平。”

　　此次实验结果证明了中国空间站冷原子物理实验平台的创新性和优越性。“绝对零度永远不可到达，但人类迈向它的脚步，永远不会停歇。欢迎大家到中国空间站的超冷原子物理实验柜开展实验研究，共享实验机会，共同为人类科技进步作出新的贡献。”吕从民说。