文|肉肉
近年来，科学界一直在对量子领域不断地探索。
多年来的辛苦研究，在现如今终于有了一个令人激动的研究成果。
就是可以给原子降温，让其变成“超冷原子”状态，最好的解决方法就是在太空进行探索。
科学家为什么要给原子降温呢？它又如何影响量子领域的发展呢？
温度对宏观世界的影响
在我们的日常生活中，能够很迅速的感受到温度带来的变化。
当春天来临的时候，人们能够很明显的感受到舒适。
而到了夏天到来的时候，人们就会觉得酷暑难耐，非常的不适。
所以温度是人类生活在地球上，感知大自然变化的重要因素。
在18世界的时候，瑞典科学家就提出过一个原理。
将冰水混合物的温度定在了0℃，冒着热气腾腾的水的温度定为了100℃。
就这样，人类将温度和物态变化，定量的联系在了一起。
当温度下降到一定程度，液体就会随之凝固、气体则会液化或者凝华。
反之，液体则会沸腾、固体融化或者升华。
那么在微观世界，同时还是物质构成最基本单元的原子，会和宏观世界一样，随着温度的变化而变化吗？
温度对原子有何影响
原子也是有温度的，但是这个温度更多的算是一个统计层面的概念。
通俗点讲，温度是反映原子的运动的能量。
比如运动速度、势能。
在这样的概念下，再进行一个统计意义上的换算，那就是温度。
也就是说，当温度越低，原子运动的速度就会变得越来越慢。
这样就可以更好的让科学家，能够用更长的时间去观察原子。
观察的时间变长之后，科学家们在测量原子的一些物理量的话，得到的数据就会更加的准确。
但是有一个问题，我们都知道原子是粒子。
当温度达到绝对零度的条件下，原子几乎是不会再运动的。
这个时候，原子的波动性就会慢慢的呈现在人们的眼前。
原子的运动速度和反映出来的波长是成反比的。
这就意味着，在原子的运动速度变得非常小的时候，它的波长会扩大。
这就会导致原子的量级达到数个原子半径的量级。
这个时候，有一团小原子都在这个波长范围之内的时候。
原子的行为就会发生根本的变化，变成新的凝固态。
不再是单一的原子，更像是一个巨大的原子一起行动，不再是各自干各自的工作。
这就可以从原子团宏观的尺度下，去更好的研究单个原子量级的量子效应。
这就说到最关键的问题，如何让原子的速度变得更低。
现在最为先进的方法是采用激光冷却的操作，让原子的速度来变得更低。
这种工作的原理，是用激光的光子来轰炸原子，这样可以减缓原子的移动速度。
这个时候，就可以利用磁场，来将这些原子约束在某一个小的范围。
当一些运动速度比较快的原子离开了这个约束范围，剩下的原子的平均运动速度就会再进一步降低。
通过这种组合的方法，就可以给原子降温，变成“超冷原子”的状态。
而让原子的密度达到一定的状态，它就会出现我们常见的气态、液态、固态。
在这个时候，就会发生另外的一种转变，产生了一种叫玻色-爱因斯坦凝聚态的一种状态。
这个态是人造的第五态，它的特点就是在与原本不同状态的原子会突然“凝聚”到同一种状态。
但是让原子变成超冷原子有一个问题，在地球上，因为有重力的原因，科学家面临着非常巨大的挑战。
因为重力会破坏原子的势阱，导致原子和真空腔底发生碰撞。
而在释放到发生碰撞的这个过程中，科学家只有10-20毫秒的时间去进行测量。
不仅如此，在地球上研究还会限制原子温度的进一步降低。
为了解决这个问题，科学家们进行了各种研究，最终决定将实验设备送到太空上去。
在微重力的影响下，科学家就有充足的时间进行，在地面上无法完成的测量。
原子送上太空
想要在太空微重力的环境下研究原子，就需要用到一台超冷原子物理实验柜。
利用这个实验柜，科学家们能够观察到许多在地面上没有办法见到的现象。
处在凝聚态的原子也几乎不会再运动，就可以让科学家们实现研究原子结构、更精细化的操控原子的可能。
比如观察原子内部的微观物理量，或者是原子在极端条件下的行为变化等。
于是在2022年，一台专门研究超冷原子物理实验的设备，从海南文昌发射场进入到中国空间站。
超冷原子物理实验柜是一个能够建立起，玻色-爱因斯坦凝聚态工作物质的开放实验系统。
它可以在地面上无法实现绝对零度的情况下，制备绝对零度以上千亿分之一度范围内的超低温量子气体。
在太空中的环境中，再加上超冷原子物理实验柜的帮助。
利用量子力学波动性、宏观量子相干性、人工可调控性等，对量子进行多方面的研究。
在这样的实验下，就可以进一步的为量子计算机的研制提供帮助。
在太空中进行超冷原子物理实验，可以实现空间冷原子微波钟的误差，仅有1亿年/1秒。
而量子计算机因为它惊人的处理能力，在解决我们现如今遇到的难以想象的复杂问题，能够变得非常的轻松。
未来量子计算机能够为全人类的科学、以及技术的进步等方面，带来无法想象的可能性。
结语
这项研究是人类探索未知迈出的重大的一步，对于我们在探索微观和宏观世界的联系，有着非常大的帮助。
甚至是在未来，很有可能因为此，能够帮助其他领域实现重大突破。
随着科学技术的不断发展，未来的科技将远远超出人们的想象。
所以我们也能够看到，现如今在空间站的宇航员们，进行着各种在地球上无法完成的实验。
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