中國科學家製造宇宙最冷人造物質 直逼「絕對零度」

【人間福報數位部綜合外電報導】人類對宇宙極限物理現象的探索迎來歷史性畫時代突破！中國科學院空間應用工程與技術中心今（6日）正式發布最新科研成果，聯合北京大學與中國科學院上海光學精密機械研究所科研團隊，利用中國太空站夢天實驗艙內的「超冷原子物理實驗櫃」，成功將銣原子雲的等效溫度降至9.7皮開爾文（pico-Kelvin, pK）。該項成果打破了德國科研團隊於2021年創下的38 pK紀錄，成為目前已知人類所製造出最接近「絕對零度」的最高精準度人造物質。該項突破性研究成果已於今日正式發表於國際頂尖學術期刊《科學》（Science）。

「絕對零度」（零下273.15攝氏度）為熱力學與物理學中宇宙溫度的絕對下限。根據熱力學第三定律，物質溫度僅能無限逼近而無法完全達到0開爾文（0 K）。當物質被冷卻至極致接近絕對零度時，熱運動趨近停止，物質將湧現出愛因斯坦於1925年預言的「第五種物質狀態」（玻色-愛因斯坦凝聚態），幫助科學家觀察微觀量子世界的特殊物理規律。

獨創「三維全光阱」冷卻技術！超越美、德傳統方案刷新世界紀錄

本次極低溫實驗成功將銣原子雲等效溫度降至9.7 pK，相當於室溫溫度的一百萬億分之一（比室溫低14個數量級），並在該極致低溫狀態下持續觀測長達7秒。這不僅超越了德國團隊2021年發表的38 pK成果，亦大幅領先美國國家航空暨宇宙航行局（NASA）於國際太空站冷原子實驗室（CAL）所報導的52 pK紀錄。

【全球太空站超冷原子實驗技術與指標對比】

1. 中國太空站（CSS 夢天艙）： 採用獨創的「三維全光阱兩級冷卻技術」，成功達到 9.7 pK 的世界最冷紀錄，方便進行複雜量子模擬。

2. 德國地基/微重力團隊（2021年）： 利用銣原子雲實驗取得 38 pK 等效溫度。

3. 美國國際太空站（NASA CAL）： 採用傳統「磁場加射頻場蒸發冷卻技術」，目前公開論文報導數據約為 52 pK。

北京大學電子學院教授、科學實驗系統首席科學家陳徐宗指出，中國團隊採用的「三維全光阱」方案，在起始獲得溫度上較美方傳統磁蒸發方案更低，能提供更優異的量子模擬環境。此外，團隊成功將原本地面上體積達20立方公尺、重約10噸的巨型實驗系統，高度集成壓縮至僅0.7立方公尺、重500公斤（相當於將一間房屋大小的裝置縮至冰箱大小），順利於2022年隨夢天艙升空運作。

賦能暗物質探測與微重力測量！極致量子技術應用前景廣闊

在太空站微重力環境下，浮力對流與重力沉降現象被大幅抑制，使超冷原子能夠在不受重力干擾的情況下維持長達數秒的懸浮觀測期，為精準物理測量提供了前所未有的實驗條件。

北京大學電子學院助理研究員熊煒表示，這項實驗技術的成功，未來將有力推動早期宇宙演化模擬、超輕暗物質探測等前沿基礎科學課題的研究。同時，該極低溫量子控制技術亦可直接應用於研製高精度原子干涉儀、量子感測器以及新一代空間原子鐘，為高精度空間慣性導航、地球微重力測量與基本物理常數檢驗提供強大技術支撐。