宇宙讓地球撿了個(gè)漏，實(shí)驗(yàn)室中，創(chuàng)造出了“宇宙最冷”
科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中造出了宇宙中最冷的物質(zhì)。
被冷卻到比星際空間冷三十億倍的物質(zhì)。
（圖解：被束縛著的冷卻到比宇宙深處冷三十億倍的鐿原子。圖源：Ella Maru Studio/Courtesy of K。Hazzard/Rice University。）
一個(gè)研究者團(tuán)隊(duì)讓物質(zhì)的溫度降到了只比絕對(duì)零度高十億分之一，這溫度比宇宙的最深處的溫度還要低，更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于任何的星星。
星際空間之所以永遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)溫度，是因?yàn)樗渲芯鶆虻亍皬浡敝钪嫖⒉ū尘拜椛洌–MB），這是在宇宙大爆炸后不一會(huì)兒，也就是宇宙的初創(chuàng)期時(shí)被留下來(lái)的一類(lèi)射線(xiàn)。
（圖解：宇宙微波背景。圖片表示的是天球接收到來(lái)自各個(gè)方向的宇宙輻射后的溫度分布狀態(tài)。圖源：ESA。）
在這次實(shí)驗(yàn)中被冷卻的物質(zhì)甚至比已知宇宙中最冷的區(qū)域還要冷，那就是距離地球3000光年的旋鏢星云，這里的溫度只比絕對(duì)零度高1度。
這次實(shí)驗(yàn)在日本的京都大學(xué)進(jìn)行。他們用到了“費(fèi)米子”，在粒子物理中是指對(duì)任何構(gòu)成物質(zhì)的粒子的總稱(chēng)，包括電子，質(zhì)子，中子等。他們使用的費(fèi)米子是鐿原子。
（圖解：鐿原子的原子核式結(jié)構(gòu)模型。圖源：Science Photo Library。）
這些鐿原子的溫度最后被降到只比絕對(duì)零度高十億分之一度，絕對(duì)零度很了不得，因?yàn)檫@只是一個(gè)假想溫度——任何原子來(lái)到這個(gè)溫度都會(huì)停止熱運(yùn)動(dòng)。來(lái)自萊斯大學(xué)（Rice University）并且參與了這次研究的研究員Kaden Hazzard在一次報(bào)告中說(shuō)：“除非外星人也在別的地方做這樣的實(shí)驗(yàn)，否則任何時(shí)候，京都大學(xué)在這次實(shí)驗(yàn)中造出的費(fèi)米子，都是全宇宙中最冷的。”
在實(shí)驗(yàn)中，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)用激光把300000個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)控制在一個(gè)光學(xué)晶格中來(lái)使物質(zhì)降溫。這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的是在1963年首次被量子力學(xué)物理學(xué)家John Hubbard提出的模型。這個(gè)模型也被稱(chēng)作“Hubbard模型”，它可以讓原子表新出特殊的量子特性，包括電子共有的超導(dǎo)行為（也就是在無(wú)能量損耗的情況下導(dǎo)電。）。
（圖解：超導(dǎo)材料。圖源：k。sina。）
【為宇宙保暖的“古早”射線(xiàn)】
正因?yàn)镃MB（宇宙微波背景）的存在，星際空間的溫度不可能降到這個(gè)實(shí)驗(yàn)所降到的溫度。這種均勻地分布著的輻射是在宇宙最初的快速膨脹時(shí)形成的，就緊跟在宇宙大爆炸后。這次膨脹后形成的“面”也被稱(chēng)為“最后散射面”（last scattering，指以觀察者為中心可觀測(cè)到的宇宙半徑所成面?！g者注）。
在最后散射時(shí)期，電子開(kāi)始與質(zhì)子建立紐帶，形成了宇宙中第一批氫原子（就是那個(gè)存在的最輕的元素的原子。）。
作為原子形成的“代價(jià)”，宇宙迅速失去了它的“松散電子”（loose electrons）。并且，由于電子可以散射光子，在最后散射前，整個(gè)宇宙都是不透光的。隨著電子和質(zhì)子形成氫原子，光子突然就可以自由地移動(dòng)了，于是整個(gè)宇宙就可以透光了。最后散射面同樣也標(biāo)示著光子、質(zhì)子這些費(fèi)米子擁有共同溫度的最終時(shí)刻。
最后散射的結(jié)果是，填滿(mǎn)宇宙的光子都具有了一個(gè)特定的溫度——2。73開(kāi)爾文（=-454。76℉=-270。42℃），它只比絕對(duì)零度高2。73度——絕對(duì)零度就是0開(kāi)爾文（=-459。67℉=-273。15℃）。
（圖解：旋鏢星云，宇宙中最冷的地方。圖源：ESA/NASA。）
在已知宇宙中有一個(gè)地方比其他任何地方都要冷，那里就是“旋鏢星云”——位于半人馬座的一團(tuán)包裹著一顆奄奄一息的恒星的氣體——溫度只有1開(kāi)爾文左右（=-457。6℉=-272℃）。天文學(xué)家們普遍認(rèn)為，旋鏢星云，是被它中心的那顆將死的恒星吐出的寒冷的、不斷擴(kuò)散開(kāi)的氣體冷卻下來(lái)的。
但就算是旋鏢星云，它的溫度也不可與實(shí)驗(yàn)中的鐿原子的溫度相提并論。
做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)出第一個(gè)能探測(cè)出在高于絕對(duì)零度十億分之一度時(shí)可能產(chǎn)生的現(xiàn)象的工具。
Hazzard總結(jié)到：“處于這個(gè)溫度的系統(tǒng)十分奇異，十分特殊。但我們?nèi)绻钊氲匮芯克鼈儯覀兙陀邢Ｍ私鈱?duì)于實(shí)物想要達(dá)到這個(gè)溫度所需要的關(guān)鍵原料?！?/p>
BY:Robert Lea
FY:Stella Zhang
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翻譯：天文志愿文章組-Stella Zhang
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參考資料
1.WJ百科全書(shū)
2.天文學(xué)名詞
3.原文來(lái)自：https://www.space.com/coldest-matter-in-universe-created-in-lab
注意：所有信息數(shù)據(jù)龐大,難免出現(xiàn)錯(cuò)誤,還請(qǐng)各位讀者海涵以及歡迎斧正.
本文由天文志愿文章組- Stella Zhang翻譯自文章作者Robert Lea的作品,如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán),請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除.
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