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热情的太空站欢迎您使用酷炫的新硬件

更新时间:2020-09-14 23:30点击:

  宇航员克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)最近热烈欢迎国际空间站的降温:冷原子实验室的新硬件,这是一个实验物理设施,它将原子冷却到几乎绝对为零,即华氏459度(负273度)摄氏度)。那比宇宙中任何已知的地方都要冷。

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  自2018年7月起,冷原子实验室已在空间站的科学模块中启动并运行,并从位于加利福尼亚州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室进行远程操作。地球上有五组科学家正在使用冷原子实验室进行各种实验,以帮助回答有关我们的世界如何以最小尺度运转的问题。

  新的硬件包括一个称为原子干涉仪的仪器,它将使科学家能够对重力进行微妙的测量并探究重力的基本理论。这项技术在太空中的进一步发展可能会导致改进的惯性力传感器,这些惯性力传感器可用于设计工具,以增强航天器的导航能力,探测行星和其他天体的组成和拓扑,并研究地球的气候。

  将原子冷却到如此低的温度会大大降低它们的速度,从而使科学家能够更轻松地研究它们。(室温原子的移动速度比声音的速度快,而超冷的原子的移动速度比庭园的蜗牛慢。)超冷原子的物理技术带来了许多突破,例如发现超流体和超导电性以及产生第五态的物质,称为玻色-爱因斯坦冷凝物(BEC)。BEC最早是在1920年代预测的,它使科学家能够在宏观尺度上观察原子的量子行为。

  物理学家在与地球相连的实验室中使用超冷原子设施已有20多年了。但是CAL是地球轨道上第一个这样的设施,在那里微重力环境为科学家提供了更长的单个原子束观察时间,并且可能允许比地面温度更低的温度。

  超冷原子还为量子力学提供了一个窗口,其中粒子可以以奇怪的方式表现,例如自发通过物理屏障或长距离瞬时通信。量子力学的研究导致了激光,半导体和晶体管等无处不在的技术的发展。通过飞跃进入地球轨道,冷原子实验室可能会打开太空量子技术发展的大门。


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