【原】人造最低溫度誕生！只有38萬億分之一攝氏度，或為整個宇宙最低溫

科普大世界 2021-10-08

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大多數人都不喜歡冬天，就是因為冬天的氣溫很低，還要取暖御寒，實際上絕大多數生命物種都不喜歡冬天，因為溫度越低，生命的活性就越低，所以在地球的南北極，生命物種的數量就很少，特別是在寒冷的南極地區(qū)，那里堪稱生命的禁區(qū)。

溫度這個概念從宏觀上來講它是衡量物體冷熱狀態(tài)的指標，從微觀層面來看則是衡量分子運動激烈程度的指標。低溫不只會讓生命物種降低活性，其實它會讓所有事物都降低活躍性，溫度越低物質的活躍度越低，比如水，地球環(huán)境一個大氣壓下100℃以上會變成水蒸氣，其分子很活躍，100℃以下會成為液態(tài)水，分子活躍性次之，而0℃以下水就會凝固結晶成冰，分子活躍性再次降低，基本不再具有流動性。

有很多常態(tài)下的氣體，在較低的溫度下也會變成液體，比如氮氣會在-196℃時變成液態(tài)，-210℃時變成固態(tài)；氧氣會在-183℃時變成液態(tài)，-219℃時變成固態(tài)，氦氣最耐寒、只有到-268.8℃時才會變成液態(tài)，-272.2℃時會變成固態(tài)（需要25個大氣壓時）。

↑傾倒液氮時的情景

而如果到了273.15℃，那么所有的物質都將失去活性，因為這個溫度是絕對零度！分子的運動已不再遵循經典物理的熱力學統(tǒng)計規(guī)律，科學家通過大量實驗以及經過量子力學修正后的理論導出，在接近絕對零度的地方，分子的動能將趨于一個固定極值，觀察的話其動能幾乎看不到，這個極值常被叫做“零點能量”，它也是粒子能量可能有的最低的“基態(tài)”。天文物理學家認為整個宇宙之中都不存在這個溫度，因為理論上絕對零度的低溫就連光都能凍住，時間應該也會停止，甚至有人一認為其一旦出現(xiàn)的話，可能意味著宇宙的終結，雖然目前宇宙的平均溫度僅-270.4245℃，只比絕對零度高了2.73℃，但這個溫度已足夠讓宇宙保持活力。

如今人類所能制造的最高的溫度已經可達10萬億℃，這一溫度可以在歐洲強子對撞機進行強子對撞時創(chuàng)造出來，它能用來模擬宇宙大爆炸之初的溫度，那么人類所能制造的最低的溫度又有多低呢？

據來自世界物理學頂級學術周刊《物理評論快報》雜志9月上旬的一篇文章來看，有三所德國大學的研究人員聯(lián)合在實驗室中創(chuàng)造了有記錄以來最冷的溫度，這個數值都很難寫出來，因為只比絕對零度高出了38萬億分之一攝氏度。

只比絕對零度高出了38萬億分之一攝氏度，這個溫度雖然已經極低，甚至很有可能是我們宇宙中的最低溫度，但還并非絕對零度，物質的粒子仍然很難進入絕對零度之下的基態(tài)。

不少科學家認為絕對零度只能逼近，永遠都無法達到，因為基本粒子不可能不運動，如果絕對靜止的話，那么粒子很可能會消失，因為物質和能量其實是一體的，絕對零度能讓能量為0，那么物質也會成為0，所以無論在任何空間中，絕對零度都不可能出現(xiàn)。

能將溫度降低到距離絕對零度只有38萬億分之一的幅度上，這是一個很驚人的實驗成果，體現(xiàn)了人類在超低溫追求之路上的又一個重要成就。1933年時，曾有科學家將最低溫度降到了-272.88℃，或者說只有0.27開爾文溫度，1957年時，又有科學家創(chuàng)造出了0.00002開爾文的超低溫紀錄，這個溫度為-273.14998℃，已經非常逼近絕對零度了，但后來又有科學家利用原子核的絕熱去磁法獲得了更低的溫度，只比絕對零度多了3000萬分之一攝氏度，但今天這一紀錄又被打破，溫度之低縮小到了只比絕對零度高了1/38萬億攝氏度，說起來真是匪夷所思。

那么研究者們是如何創(chuàng)造了這一極端的低溫呢？簡單來說就是通過減慢粒子運動的速度來降低系統(tǒng)的溫度?，F(xiàn)在的技術已經可以在幾秒鐘內讓粒子完全靜止不動，通過將玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)的激發(fā)與磁透鏡結合，造就了一個時域物質波透鏡系統(tǒng)，通過將焦點置于無窮遠處，就能將BEC的總內部動能降低到38皮開爾文，不過研究者還表示目前還沒有到達以這種方式追求超低溫的極點，理論上講最多可以降低到17皮開爾文。