中国空间站刷新人类最低温纪录！

央广网北京11月6日消息（记者朱敏）据中央广播电视总台中国之声报道，物理上有一个绝对零度，相当于零下273.15摄氏度。理论认为，这个绝对零度无法实现，但人类一直在追求无限接近绝对零度。如今，人类可实现的最低温度纪录刷新！

近日，中国科学院空间应用工程与技术中心宣布在空间站超冷原子物理实验柜中，中国科学家成功将铷原子云的等效温度降至9.7皮开尔文（pk），较室温降低了14个数量级，并可持续观测7秒。这打破了人类迄今为止的低温纪录，制备出目前已知最冷人造物质，标志着中国科学家向绝对零度迈进一大步。

这一成果于北京时间今天（11月6日）在线发表于国际期刊《科学》。9.7皮开尔文是什么概念？这个人类最低温是如何实现的？

“2017年，美国的新闻记者们写了这么一个标题：宇宙中最冷的那个点在NASA的冷原子实验室空间站。但是，今天我想说：宇宙中最冷的那个点应该在中国空间站。”9.7皮开尔文！这是人类最低温新纪录，它在中国空间站。论文共同通讯作者、北京大学电子学院教授周小计激动地宣布这一消息。

在物理上，只有降低至接近温度的下限——绝对零度时，原子被“冻”到几乎静止。绝对零度是零下273.15摄氏度，也就是0开尔文。接近绝对零度时，原子们不再无规则地乱跑，而形成了一支整齐划一的“仪仗队”。这有助于科学家们研究前沿物理问题，开展精密测量、量子计算、量子模拟等领域的研究应用。

我国科学家在空间站超冷原子物理实验柜中，成功将铷原子云的等效温度降低至9.7皮开尔文。这是一个什么样的温度？论文共同通讯作者、北京大学电子学院教授陈徐宗解释：“9.7pk应该说比我们的室温下降了14个数量级，这是人类获得的最低温度，是一个新的世界纪录，也是宇宙当中的最低温度。”

向绝对零度迈进，是物理学界持续百年的挑战。在空间站微重力环境下，只需极弱的束缚就可完成冷却过程，冷却效率大幅提升，温度也能够降至更低，且可持续观测时间更长。2022年，超冷原子物理实验柜随着“梦天”实验舱发射升空，中国空间站建成，中国科学家向绝对零度的追求进入新阶段。

利用中国空间站超冷原子物理实验柜，中国科学家率先采用全光阱“囚禁”原子云等技术，最终获得低温突破。9.7皮开尔文不仅打破人类迄今为止的低温纪录，并可持续观测7秒。

陈徐宗指出：“这个7秒钟也是目前的世界纪录。它可以做很多的精密测量，比如说我们未来的原子干涉仪，最起码它的精度要提高50倍，我们如果说能够到了飞开量级，它可能到10秒以上，甚至未来有新的技术可能到100秒以上，这样的话使得我们现在的探测暗物质、暗能量的干涉仪精度就可以从目前的水平提高100倍或者到1万倍。”

此次，中国科学家创新采用的全光阱技术，与国际“磁阱”方案相比，难度更大，优势更明显。全光阱在空间环境中更易实现多光束精确控制，且对磁场干扰不敏感，对多种量子模拟实验具有兼容性，工程可靠性与科学扩展性更具优势。

中国空间站超冷原子物理实验柜

科学方案确定后，团队历经多年，将地面20立方米、重10吨的实验系统集成到0.7立方米、重0.5吨的超冷原子物理实验柜中。论文共同第一作者、中国科学院上海光机所研究员李唐表示，为了将这个地面的“超级冰箱”瘦身到能放进空间站，团队克服了诸多挑战。

李唐说：“它是一个非常精密的仪器，需要经过多轮仿真计算，经过非常仔细地设计。这上面大约有23个光路，我们需要把每1个光路去做成这样一个小模块装上去，而且装在这上面后，还要考虑到这个东西要到处搬运，要经过火箭发射，它能不能保持稳定性？我们光束对准要求非常精准，要求误差小于5微米。在我们工程师的努力之下，这些问题最后都解决了，而且非常稳定。最后到空间站，偏差基本上只有1至2微米。”

此次实验结果表明：目前我国已达到国际冷原子物理相关实验技术一流水平，证明了中国空间站冷原子物理实验平台的创新性和优越性。

7秒钟最低温度的实现，看似只是一个瞬间，实际上是十余年的积累和创新。中国空间站超冷原子物理实验柜项目从2011年开始论证，到2022年研制成功、随“梦天”舱发射，如今取得重大突破，历时15年。那么，人类为什么要追求无限接近绝对零度？有何科学意义和应用价值？

早在2011年，中国空间站超冷原子物理实验柜就开始论证，彼时，国内开展这一领域研究的团队极少，实验条件有限。中国科学院空间应用工程与技术中心应用发展室副研究员刘艳表示，尽管难度很大，但我国认定该前沿领域不能缺席。中国空间站极其珍贵的空间里一定要有超冷原子物理实验柜的位置。

刘艳说：“冷原子这个学科天然非常适合上太空，利用太空中微重力的环境，可以减少重力对原子加速的干扰项，在太空我们可以实现更低的原子温度。第二点，冷原子的技术是非常重要的，现在我们天上运行的冷原子钟可以实现比热原子钟精度更高。另外基于物质的第五态，我们可以做一些高精度的原子干涉仪、原子梯度仪，这一类高精度的量子传感器以后可以用在地球的重力场测绘，包括暗物质探测、暗能量探测这种大的科学问题方面都有非常大的潜力。”

中间为超冷红点，此为超冷实验柜地面的镜像件拍摄的画面

中国科学家联合工程团队15年磨一剑，完成了从基础研究到工程实现的跨组织、体系化攻关，取得国际最好指标。那么，取得最低温度有什么用？论文共同通讯作者、北京大学电子学院教授陈徐宗表示，它将帮助解决极低温下量子气体的相变、非平衡动力学、量子多体关联等基础物理问题，推动对早期宇宙模拟、超轻暗物质探测等前沿课题的研究。

陈徐宗介绍：“温度越低，（原子）的相互作用越来越弱，我们在研究相互作用比较弱的情况下面，就是要把温度降低，使它的热运动降到最小，这样的话使得非常弱的相互作用，比如说偶极-偶极相互作用，它可以显示出来，所以我们为了探索新的物理规律，需要更低的温度。”

在应用意义上，超低温原子可用于更高精度的原子干涉仪、量子传感器和空间时频基准，服务于地球重力场测量、惯性导航及基本物理常数检验，未来将有助于提升我国在空间量子科技领域的国际竞争力。

中国载人航天工程空间应用系统总设计师、中国科学院空间应用中心副主任吕从民感慨：“15年前，我们在论证报告中写下空间超冷原子物理。如今，我们不仅把纪录写在了中国空间站上，更把一条通往量子世界、通往物质深处的新路铺在了脚下。最冷的地方燃烧着最热的科学梦想。我们坚信会有更多重大的发现，绝对零度永远不可到达，但是人类迈向它的脚步永远不会停歇。”