麻省理工學院創造超低溫紀錄
- 發佈時間：2015-06-18 01:29:40 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京6月17日電 （記者劉園園）絕對零度是熱力學理論中溫度的下限值，它相當於零下273.15攝氏度或零下459.67華氏度。在這種溫度下，物質沒有任何熱能。近日，美國麻省理工學院科學家首次將分子冷卻到逼近絕對零度——絕對零度的5千億分之一攝氏度以上。
據《基督教科學箴言報》報道，科學家曾經讓原子達到超低溫度，而這次科學家通過實驗讓分子（兩個或兩個以上的原子連接在一起）達到溫度超低的狀態。
在正常的溫度下，分子以超高速在我們身邊疾馳而過，有時甚至會發生“撞車”。不過當它們被冷卻到超低溫時，奇怪的事情就會發生。物理學家們推測，這些分子將不再是飛馳和相撞的個體，而會成為一個統一體——這是從未被研究過的分子的奇特狀態。
為了探索這一現象，麻省理工學院物理學家馬丁·茨維萊茵帶領團隊利用蒸發作用和鐳射來冷卻原子云中的單個原子。由於鈉原子和鉀原子都帶有正電荷，一般情況下不會形成化合物，該團隊使用磁場將鈉原子和鉀原子吸引到一起形成鈉鉀分子，然後他們使用另一組鐳射來冷卻它。一種鐳射的頻率與分子的初始振動狀態一致，另一種鐳射與它們最低的振動頻率相匹配。鈉鉀分子吸收了第二種鐳射中較低的能量，並向高頻鐳射釋放能量。這一過程最終將鈉鉀分子的溫度冷卻到了500奈米開爾文，這一溫度只有宇宙空間溫度的一百萬分之一，低於宇宙大爆炸後“余輝”的溫度。
他們發現，在超低溫狀態下鈉鉀分子非常“遲鈍”，難與附近其他分子發生作用。另外，這些分子錶現出很強的偶極矩——分子內部的電荷分佈狀態決定它對其他分子是強烈排斥的。在這種狀態下，鈉鉀分子不是很穩定，只持續了2.5秒就分裂了，不過在這樣極端的溫度條件下，這個時間已經很長了。
科學家表示，下一步計劃將分子冷卻到更低的溫度，來觀察理論所預測的量子力學效應。這種效應曾在單個原子如氦原子上展示過——超低溫的氦原子成為沒有任何黏度的超流體。但是科學家還未對旋轉和振動狀態更為複雜的分子的量子力學效應進行研究。理論上，分子在超低溫狀態下也可能出現同樣怪異的現象。
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