Nature子刊：实验室制造出宇宙最冷物质！
根据物理学理论，若粒子动能低到量子力学的最低点时，物质即达到绝对零度（-273.15℃），不能再低了。
然而，根据热力学第二定律，绝对零度永远无法达到，只可无限逼近。目前，宇宙中已知的最冷区域为旋镖星云。
1963年，理论物理学家John Hubbard提出了哈伯德模型，该模型可以限制原子的运动，并用以解释材料在超低温状态下的磁性和超导行为，特别是电子之间相互作用产生的集体行为。
近日，《自然·物理学》杂志上的一项新研究，来自美国和日本的研究团队，通过实验研究了哈伯德模型。他们用激光将30万个镱原子限制在光学晶格内，并逐步限制它们的运动，最终将镱原子冷却到1纳开尔文以内。这比宇宙中已知的最冷区域——旋镖星云（温度为1开尔文）还要冷。
实验团队目前正在开发第一批工具，以测量镱原子在绝对零度以上十亿分之一摄氏度时可能会出现的行为。-273.15℃的十亿分之一，这是目前人类能趋近的最冷了。
#热门微博# #微博科普# #绝对零度# #物理学#
根据物理学理论，若粒子动能低到量子力学的最低点时，物质即达到绝对零度（-273.15℃），不能再低了。
然而，根据热力学第二定律，绝对零度永远无法达到，只可无限逼近。目前，宇宙中已知的最冷区域为旋镖星云。
1963年，理论物理学家John Hubbard提出了哈伯德模型，该模型可以限制原子的运动，并用以解释材料在超低温状态下的磁性和超导行为，特别是电子之间相互作用产生的集体行为。
近日，《自然·物理学》杂志上的一项新研究，来自美国和日本的研究团队，通过实验研究了哈伯德模型。他们用激光将30万个镱原子限制在光学晶格内，并逐步限制它们的运动，最终将镱原子冷却到1纳开尔文以内。这比宇宙中已知的最冷区域——旋镖星云（温度为1开尔文）还要冷。
实验团队目前正在开发第一批工具，以测量镱原子在绝对零度以上十亿分之一摄氏度时可能会出现的行为。-273.15℃的十亿分之一，这是目前人类能趋近的最冷了。
#热门微博# #微博科普# #绝对零度# #物理学#
【实验室造出最冷物质 仅比绝对零度高十亿分之一摄氏度】
在科学界，绝对零度一直都是只属于理论而现实中难以企及的领域，正如同人类始终无法达到光速，而由于原子运动难以控制，想要达成原子完全静止不产生热量实现绝对零度难度极高。
近日，来自美国和日本的科学家，在实验室内将镱原子冷却到绝对零度之上十亿分之一摄氏度，这是所有原子停止运动的假设温度。这一温度甚至比最深的深空还要冷。相关研究发表于《自然·物理》杂志。
在最新研究中，科学家们使用激光，限制了30万个原子在光学晶格内的运动。该实验模拟了理论物理学家约翰·哈伯德于1963年首次提出的量子物理模型——哈伯德模型。该模型允许原子展示不寻常的量子特性，包括电子之间的集体行为，如超导（导电而不损失能量）等。
研究人员称，他们造出的冷却物质甚至比太空中已知最冷的区域——旋镖星云还要冷，旋镖星云距离地球3000光年，是围绕在半人马座中一颗垂死恒星周围的一团气体云。
科学家们认为，旋镖星云正被星云中心垂死恒星喷出的冷膨胀气体冷却，因此此处的温度比宇宙其他部分还要冷，约为1开尔文或零下272摄氏度，仅比绝对零度（零下273.15摄氏度）高1摄氏度。但在最新实验中，镱原子的温度比旋镖星云的温度还要低。
研究人员之一、美国莱斯大学科学家卡登·哈扎德说：“冷却到这一极端低温的结果是物理学发生了真正的变化，更偏向量子力学。”
实验团队目前正在开发第一批工具，以测量镱原子在绝对零度以上十亿分之一摄氏度时可能会出现的行为。哈扎德说：“这些系统非常奇特，我们希望通过研究和理解它们，发现新的物理学现象。”
在科学界，绝对零度一直都是只属于理论而现实中难以企及的领域，正如同人类始终无法达到光速，而由于原子运动难以控制，想要达成原子完全静止不产生热量实现绝对零度难度极高。
近日，来自美国和日本的科学家，在实验室内将镱原子冷却到绝对零度之上十亿分之一摄氏度，这是所有原子停止运动的假设温度。这一温度甚至比最深的深空还要冷。相关研究发表于《自然·物理》杂志。
在最新研究中，科学家们使用激光，限制了30万个原子在光学晶格内的运动。该实验模拟了理论物理学家约翰·哈伯德于1963年首次提出的量子物理模型——哈伯德模型。该模型允许原子展示不寻常的量子特性，包括电子之间的集体行为，如超导（导电而不损失能量）等。
研究人员称，他们造出的冷却物质甚至比太空中已知最冷的区域——旋镖星云还要冷，旋镖星云距离地球3000光年，是围绕在半人马座中一颗垂死恒星周围的一团气体云。
科学家们认为，旋镖星云正被星云中心垂死恒星喷出的冷膨胀气体冷却，因此此处的温度比宇宙其他部分还要冷，约为1开尔文或零下272摄氏度，仅比绝对零度（零下273.15摄氏度）高1摄氏度。但在最新实验中，镱原子的温度比旋镖星云的温度还要低。
研究人员之一、美国莱斯大学科学家卡登·哈扎德说：“冷却到这一极端低温的结果是物理学发生了真正的变化，更偏向量子力学。”
实验团队目前正在开发第一批工具，以测量镱原子在绝对零度以上十亿分之一摄氏度时可能会出现的行为。哈扎德说：“这些系统非常奇特，我们希望通过研究和理解它们，发现新的物理学现象。”
宇宙中最冷的地方在哪儿？没想到竟在地球上，温度低达0.000000000038开尔文！
世界是物质的，物质则在永恒不断地运动，不管是啥运动，均受到了一系列物理法则的约束。物质由微小的粒子构成，这些粒子总是存在热运动，而温度就是描述粒子热运动剧烈程度的物理量。
经过详细而复杂的实验研究，物理学家认为，温度存在上限与下限，既存在一个最高温和一个最低温。
其中宇宙中能够存在或者曾经出现过的最高温度，是宇宙大爆炸开始时第1个普朗克时间内的温度，据理论估计，那一瞬间的温度高达1.4亿亿亿亿度，这被称之为普朗克温度，是温度的上限。这里说明一下，普朗克时间是理论物理学家所认为的最小时间间隔，数值为10^-43秒。
那宇宙中温度最低究竟有多低？
理论上的温度下限是零下273.15摄氏度，这被称之为绝对零度。然而，根据热力学第三定律，任何物质的温度都只能无限接近于它，却不能达到绝对零度。这一点如同速度极限光速，任何有静止质量的物体永远也不能达到光速，只能无限接近。
至于绝对零度为啥不可达，简单来说就是因为粒子不可能处于绝对静止状态，只要存在热运动，那么温度势必高于绝对零度。
至于为啥是零下273.15，而不是零下1000或者别的数值，这与温标的选取有关，如果采用热力学温标（又叫绝对温标）而不是摄氏温标，那理论上的最低温度就是0开尔文（0K）；不过若是将摄氏温标的基准点（零刻度线）改动一下，倒是可以让温度下限变为“零下1000”，不过这样做毫无意义。
虽然绝对零度不可达到，但宇宙中仍然有温度极度接近于它的地方。
比如在银河系内有一个叫作布莫让星云（又名回力棒星云、回旋镖星云）的地方，那里部分星云处的温度仅比绝对零度高约1摄氏度，即零下272.15℃，是宇宙中已知最冷的地方。布莫让星云的温度已经低于宇宙微波背景辐射所对应的物体温度2.7K（零下270.45摄氏度）。布莫让星云距离我们仅5000光年，是一颗走向生命末期的恒星所产生的星云，发现于1979年 。
很多人可能没想到，其实宇宙中已知温度最低的地方在地球上，不过不是在南极，而是人类在地球上的顶尖物理实验室中创造出来的。因为人类在南极所记录到的最低温度仅为89摄氏度，而人类在实验室中所创造的最低温度却达到了0.000000000038开尔文（小数点后10个0，即38皮开尔文），已经无限接近于绝对零度了。
这一纪录是科学家于2021年创造的，当时科学家通过一些技术手段将铷（Rb，37号元素）原子云冷却到了极低的温度，最终使其温度达到了超低的38皮开尔文（38pK），使之成了玻色-爱因斯坦凝聚态。不过铷原子云在这种超低温状态下仅保持了两秒，但这仍然是一项不小的突破。
关注我，带你们涨知识。#打开眼界#
世界是物质的，物质则在永恒不断地运动，不管是啥运动，均受到了一系列物理法则的约束。物质由微小的粒子构成，这些粒子总是存在热运动，而温度就是描述粒子热运动剧烈程度的物理量。
经过详细而复杂的实验研究，物理学家认为，温度存在上限与下限，既存在一个最高温和一个最低温。
其中宇宙中能够存在或者曾经出现过的最高温度，是宇宙大爆炸开始时第1个普朗克时间内的温度，据理论估计，那一瞬间的温度高达1.4亿亿亿亿度，这被称之为普朗克温度，是温度的上限。这里说明一下，普朗克时间是理论物理学家所认为的最小时间间隔，数值为10^-43秒。
那宇宙中温度最低究竟有多低？
理论上的温度下限是零下273.15摄氏度，这被称之为绝对零度。然而，根据热力学第三定律，任何物质的温度都只能无限接近于它，却不能达到绝对零度。这一点如同速度极限光速，任何有静止质量的物体永远也不能达到光速，只能无限接近。
至于绝对零度为啥不可达，简单来说就是因为粒子不可能处于绝对静止状态，只要存在热运动，那么温度势必高于绝对零度。
至于为啥是零下273.15，而不是零下1000或者别的数值，这与温标的选取有关，如果采用热力学温标（又叫绝对温标）而不是摄氏温标，那理论上的最低温度就是0开尔文（0K）；不过若是将摄氏温标的基准点（零刻度线）改动一下，倒是可以让温度下限变为“零下1000”，不过这样做毫无意义。
虽然绝对零度不可达到，但宇宙中仍然有温度极度接近于它的地方。
比如在银河系内有一个叫作布莫让星云（又名回力棒星云、回旋镖星云）的地方，那里部分星云处的温度仅比绝对零度高约1摄氏度，即零下272.15℃，是宇宙中已知最冷的地方。布莫让星云的温度已经低于宇宙微波背景辐射所对应的物体温度2.7K（零下270.45摄氏度）。布莫让星云距离我们仅5000光年，是一颗走向生命末期的恒星所产生的星云，发现于1979年 。
很多人可能没想到，其实宇宙中已知温度最低的地方在地球上，不过不是在南极，而是人类在地球上的顶尖物理实验室中创造出来的。因为人类在南极所记录到的最低温度仅为89摄氏度，而人类在实验室中所创造的最低温度却达到了0.000000000038开尔文（小数点后10个0，即38皮开尔文），已经无限接近于绝对零度了。
这一纪录是科学家于2021年创造的，当时科学家通过一些技术手段将铷（Rb，37号元素）原子云冷却到了极低的温度，最终使其温度达到了超低的38皮开尔文（38pK），使之成了玻色-爱因斯坦凝聚态。不过铷原子云在这种超低温状态下仅保持了两秒，但这仍然是一项不小的突破。
关注我，带你们涨知识。#打开眼界#
✋热门推荐