国际空间站可能很快会成为宇宙中最冷的地方

空间站的冷原子实验室将达到仅比绝对零度高十亿分之一度的温度

一项即将送往国际空间站的新实验将使用激光将原子冷却到仅比绝对零度略高的温度。

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如果一切按计划进行,国际空间站(ISS)很快将成为整个宇宙中最冷的地点。

今年8月,美国国家航空航天局计划向国际空间站发射一项实验,该实验将将原子冻结到仅比绝对零度高十亿分之一度,比深空的遥远区域冷1亿多倍,该机构官员表示。

这套仪器套件大约有一个冰柜大小,被称为冷原子实验室(CAL)。它由激光器、真空室和一个电磁“刀”组成,它们共同作用将气体粒子减速到几乎静止。(记住,温度只是衡量原子和分子移动速度的一种方式。)[观看有关CAL的视频]


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如果成功,CAL可能有助于解开宇宙的一些最深奥的谜团,项目负责人说。

“研究这些超冷原子可能会改变我们对物质和引力本质的理解,”美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)的CAL项目科学家罗伯特·汤普森在加利福尼亚州帕萨迪纳的一份声明中说。“我们将通过冷原子实验室进行的实验将使我们深入了解引力和暗能量——宇宙中最普遍的两种力量。”

迄今为止,在地球上创建玻色-爱因斯坦凝聚态的尝试仅取得部分成功。由于地球上的一切都受到引力的作用,原子和分子倾向于向地面移动。这意味着只能在几分之一秒内看到这种效应。在太空中,国际空间站处于永久自由落体状态,CAL可以将这些结构保存5到10秒,美国国家航空航天局官员说。(如果技术按预期改进,未来版本的CAL可能会保持数百秒,官员补充说。)

研究人员希望CAL的观测结果能够改进多种技术,例如量子计算机、用于航天器导航的原子钟和各种类型的传感器,包括一些可能有助于探测暗能量的传感器。目前的宇宙模型表明,我们只能看到约5%的宇宙。其余部分在暗物质(27%)和暗能量(68%)之间分配。

“这意味着即使我们拥有目前的所有技术,我们仍然对宇宙的95%视而不见,” JPL的CAL副项目经理卡迈勒·乌德里里在同一份声明中说。“就像伽利略第一个望远镜中的新镜头一样,冷原子实验室中超敏感的冷原子有可能解开已知物理学前沿之外的许多谜团。”

CAL由JPL开发,计划于今年8月搭乘SpaceX的机器人龙货运舱飞往国际空间站。在美国国家航空航天局官员表示,在CAL运往佛罗里达州卡纳维拉尔角的发射台之前,最终测试正在进行中。

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Elizabeth Howell (she/her), Ph.D., is a staff writer in the spaceflight channel since 2022 covering diversity, education and gaming as well. She was contributing writer for Space.com for 10 years before joining full-time.

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