空间站实验产生超级原子云

该系列图显示了原子云的更换密度，因为它被冷却到较低，较低的温度（从左到右）接近绝对零。在后面的图表中的尖峰的出现证实了Bose-Einstein冷凝物的形成 - 在这里，在130纳莫尔文的温度下发生的第五种物质，或低于绝对零的1个kelvin。（绝对零，或Zellvin，等于Minus 459华氏度或减去273摄氏度）。学分：NASA / JPL-加州理工学院

国际空间站正式回家到空间中最酷的实验。

美国宇航局的寒冷原子实验室（CAL）安装在5月底的电站的美国科学实验室中，现在正在制造称为Bose-Einstein凝聚物的超级原子云。这些“Becs”达到绝对零的温度，原子在理论上应该完全移动的点。这是第一次在轨道上生产的。

CAL是一种多用户设施，致力于使用超级推挽中的超级Quantum气体研究自然的基本规律。冷原子是长期的精确控制的量子颗粒，为量子现象和量子技术潜在应用提供了理想的平台。这个美国宇航局设施是它在空间中的第一个。它旨在推进科学家对重力进行精确测量的能力，探讨量子物理学中的长期存在的问题（在最小的尺度上的宇宙的研究），并探索物质的波动性质。

美国宇航局的寒冷原子实验室将生产出国际空间站的超冷原子云，以在微匍匐中进行量子物理实验。原子在绝对零至高于绝对零的程度上冷却至约10亿分钟，或者比深空的平均温度较小的约10亿次。在那些温度下，原子以奇怪的方式行事，允许科学家调查物质的基本性质。

“拥有在空间站的实验是一个梦想成真，”加州帕萨迪纳州北美航空航天局的喷气机推进实验室的罗伯特汤普森和物理学家。“这是一个很长的艰难的道路，但完全值得一团糟，因为我们将能够与这个设施有这么多。”

CAL科学家上周证实，该设施产生了铷原子的BEC，温度低至100纳莫尔文，或者在绝对零以上的一百万分中的kelvin。（绝对零，或Zellvin，等于Minu 459华氏度，或减去273摄氏度）。这比平均空间的温度更冷，大约是3个keelvin（减去454华氏度/减去270摄氏度）。但是，科学家们的景象甚至达到了甚至更低的景点，并且期望达到比在地球上取得的实验所取得的影响更冷的温度。

在这些超薄温度下，A BE中的原子开始表现不像地球上的其他任何东西。事实上，BEC被称为物质的第五状态，不同于气体，液体，固体和血浆。在一个BEC中，原子采用比颗粒更像波。原子的波形通常仅在微观尺度上观察，但是BECS使这种现象宏观，从而更容易学习。Ultracold原子都假设它们的最低能态状态，并采用相同的波浪标识，彼此无法区分。一起，原子云就像一个“超级原子”，而不是透明原子。

寒冷的原子实验室（CAL）由两个标准化的容器组成，将安装在国际空间站上。较大的容器称为“四边形储物柜”，较小的容器称为“单个储物柜”。四边形储物柜包含CAL的物理包，或CAL将产生超冷原子云的隔间。学分：NASA / JPL-CALTECH / TYLER WINN

不是一个简单的乐器

“CAL是一个极其复杂的仪器，”JPL的天文学和物理董事长罗伯特·塔尔韦尔（Robert Spotwell）表示，自2017年2月以来监督挑战性项目。“通常，BEC实验涉及足够的设备来填补一个房间，并要求科学家近不断监测，而CAL是关于小冰箱的尺寸，可以从地球远程操作。这是一个斗争，需要大量努力，克服生产今天在空间站运营的复杂设施所需的所有障碍。“

第一个实验室BEC是在1995年生产的，但首先由物理学家Satyendra Nath Bose和Albert Einstein提前预测71岁的现象。Eric Cornell，Carl Wieman和Wolfgang Ketterle分享了2001年的诺贝尔物理学奖，是第一个在实验室中创造和表征BEC。五个科学团体（包括由康奈尔和Ketterle领导的团体）将在第一年进行Cal进行实验。自20世纪90年代中期以来，数百人在地球上运行，甚至甚至越来越短暂地进入令人兴奋的火箭。但是，CAL是它在空间站上的第一家设施，科学家们可以在长期内进行日常研究。

BEC在原子疏水阀中创建，或由磁场或聚焦激光器制成的无摩擦容器。在地球上，当这些陷阱被关闭时，重力拉动超级原子，并且只能研究一秒钟的馏分。空间站的持续微枝允许科学家一次观察逃避5到10秒的逃生，能够每天重复这些测量最多六小时。由于原子云在原子陷阱内部减压，其温度自然下降，并且云层在陷阱中延长，它得到的较冷。这种自然现象（压力下降也意味着温度下降）也是当喷漆喷出时喷漆罐的罐子变冷的原因：罐的内部压力正在下降。在微匍匐性中，BES可以减压比任何土地仪器更冷。CAL的日常运营需要宇航员的干预。

除了由Rubidium原子制成的BEC，CAL团队还使用两种不同的钾原子同位素来制作BEC。

CAL目前处于调试阶段，其中运营团队进行一系列测试，以完全了解CAL设施如何在微匍匐处运行。

“有一个全球跨越科学家队伍准备好并兴奋地使用这个设施，”杰普尔的CAR的使命经理Kamal Oudrhiri说。“他们计划执行的佩戴的实验范围意味着有许多技术用于操纵和冷却我们需要适应微匍匐的原子，在我们将仪器转移到主要调查人员开始科学运营之前。”预计科学阶段将于9月初开始，并将持续三年。

寒冷的Atom实验室于2018年5月21日推出了空间站，从NASA的Wallops飞行设施在弗吉尼亚州的北罗姆格·格鲁曼（前身轨道ATK）Cygnus Spacecraft。CAL设计和建造，CAR由NASA的Johnson Space Centre的国际空间站计划提供赞助，位于华盛顿州NASA人力探索和运营宣布的空间生活和物理科学研究和应用（SPLPSRA）部门。

有关Cold Atom Lab的更多信息，请访问：https：//coldatomlab.jpl.nasa.gov/