宇宙中最冷的地方在哪里？

2026年11月6日，中国科学院公布一项重大科研成果：中国科学家在空间站成功将铷原子云的等效温度降低至9.7皮开尔文，换算成摄氏温度，约零下273.1499999999903℃。

这一数字距离绝对零度（−273.15℃）只差9.7万亿分之一开尔文，刷新了超冷量子气体的世界低温纪录。

此前的国际纪录是38皮开尔文。

中国科学家把这个数字降低到了原来的约四分之一。

相关论文于11月5日在线发表于国际顶级期刊《Science》。

那么地球上拥有那么多先进实验室，中国科学家为什么要花15年时间，把实验设备送到太空？

地球重力，成了科学家的最大障碍

要理解这项研究，得先弄明白温度是什么。

水烧开时，水分子剧烈运动；水结冰时，分子的热运动减弱。温度与微观粒子的热运动密切相关，温度越低，粒子的热运动通常越弱。

科学家不断给原子降温，就是为了让它们运动得越来越慢。

当温度低到极限附近，一部分原子会进入相同的量子状态，形成一种特殊物态：玻色—爱因斯坦凝聚态。

可以想象，原本四处乱跑的两万个原子，突然像一支整齐的队伍，开始表现出集体的量子行为。

但地球重力会妨碍这个过程，原子云受到重力作用，不断向下坠落。

为了留住它们，科学家必须利用磁场或激光加以束缚，而束缚条件又会影响进一步冷却。

但中国空间站提供了一个特殊环境……

虽然距离地球只有约400公里，空间站仍然受到地球引力作用，但它始终处于绕地球自由落体状态，内部形成微重力环境。

原子云可以在极弱的束缚下完成深度冷却，并获得更长的自由扩散观测时间。

这次实验将观测时间从此前的2秒延长至7秒。

短短5秒，对超冷原子实验意义却重大。

原子云扩散得越慢，科学家就越有机会精确观察和操控它的量子行为。

不过，《Science》论文摘要里有个很容易被忽略的细节。

此前38皮开尔文的纪录，同样利用了微重力环境。

2021年，德国科研团队利用落塔让实验装置短暂自由下落，成功获得38皮开尔文的等效温度。

这说明地球上也能开展皮开尔文级实验。只是落塔提供的微重力时间有限，难以像空间站那样长期、反复开展实验。

中国科学家此次采用全光阱技术，用激光控制原子云，再通过蒸发冷却和深度冷却，最终突破了10皮开尔文。

一台10吨的实验装置，险些没能飞上太空

这项研究背后，还有一段鲜为人知的故事。

2011年，中国空间站超冷原子物理实验柜项目开始论证。

当时，地面实验系统体积约20立方米，重量达到10吨。

要把它送上空间站，必须将整套设备大幅压缩。

科研团队最终把它集成进一个仅0.7立方米、重约0.5吨的实验柜中。

真正的麻烦出现在2021年底。

当时实验柜进入关键研制阶段，但团队多次实验仍然无法获得玻色—爱因斯坦凝聚态。

如果连这一步都做不到，后续深度冷却就无从谈起，甚至可能影响设备能否按计划发射。

项目方面最终争取到10天宽限。

10天内如果无法成功，这套设备就可能错过当轮发射。

科研人员连续排查软硬件故障，反复调整实验参数。

2022年1月8日凌晨，实验终于成功。

论文共同第一作者、上海光机所研究员李唐回忆：“当时感觉和成功就距离一张窗户纸，后来还真捅破了。”

2022年10月，实验柜随梦天实验舱进入中国空间站。

此后，研究团队又经历3年多在轨实验，终于得到约两万个原子组成的玻色—爱因斯坦凝聚体，实现9.7皮开尔文的等效温度。

创造了新的世界纪录！！！

制造这么冷的物质，究竟有什么用？

科学家花15年时间追求极低温，有明确的研究目的。

在日常温度下，原子热运动剧烈，一些微弱的量子效应很容易被掩盖。

当原子云冷却到皮开尔文量级，它们的扩散速度极低，科学家能够更精细地控制和研究其量子状态。

未来，这项技术有望应用于高精度原子干涉仪。

这种仪器利用原子的量子波动特性，可以测量微弱的加速度与重力变化。

进一步发展后，它可能服务于卫星导航、地球重力场测绘、空间量子传感，甚至帮助科学家检验基础物理理论。

《Science》审稿人在评价这项成果时写道：该工作成果是超冷原子精密操控的重要里程碑。

但这些应用仍需要继续研究。

现阶段，这套空间实验平台的主要价值在于基础物理研究和精密测量技术探索。

还有多远才能达到绝对零度？

答案是，按照现有热力学理论，绝对零度无法通过有限步骤真正达到。

9.7皮开尔文已经极其接近这个极限，但距离绝对零度仍有差距。

而且，这个数字描述的是原子云极其缓慢的扩散运动对应的等效温度，并不意味着中国空间站内部真的冷到了零下273.1499999999903℃。

当人类已经能把原子的运动降低到如此惊人的程度，下一步，我们还能从这些几乎静止的原子身上，发现什么新的物理规律？

值得期待……