逼近絕對零度！中國太空站夢天艙打造比外太空冷3000億倍物質 刷新極低溫紀錄

人類離絕對零度又近一步。中國科學院上周五(6日)宣布，在太空站夢天艙超冷原子物理實驗櫃中，科研團隊利用「全光阱」技術將銣原子雲等效溫度降至9.7皮開爾文(pK)，這一數字僅比絕對零度高約千億分之一度，較室溫低14個數量級，並可連續觀測7秒，刷新人類最低溫紀錄，製備出目前已知最冷的人造物質。

根據同日刊於《科學》的研究論文《太空中低於10皮開爾文的量子氣體》，項目由中科院太空應用中心牽頭，北京大學與中科院上海光機所聯合完成；諾貝爾物理學獎得主Wolfgang Ketterle稱其為「超冷原子領域重大成就」。

皮開爾文是極小溫標單位，1皮開僅為1開爾文的兆分之一。室溫下銣原子每秒疾行約270公尺，冷至皮開級則幾乎靜止，上萬顆原子的物質波疊合成步調一致的「超級原子」，即玻色–愛因斯坦凝聚態(BEC)，原本被熱噪掩蓋的量子效應由此可被直接觀測。

此次突破關鍵在技術路線。國際通行做法是用磁阱困住原子，但磁阱挑自旋、難耦合複雜光場；中國團隊改走難度更高的全光阱，用多束激光在空中織出「光碗」，不挑原子姿態且抗磁場干擾。地面同級系統重達10噸、體積20立方公尺，團隊將其壓縮成0.7立方公尺、0.5噸的太空機櫃，24路雷射對準偏差須小於5微米。項目從2011年論證、2022年隨夢天艙上天，今年有所成果，歷時15年。

觀測時間從落塔實驗的2秒、國際太空站磁阱的1秒，拉長至7秒。這團約2萬顆原子組成的凝聚體在極弱束縛下自由膨脹，擴散速度低於每秒200微米，等效溫度僅9.7pK(誤差區間7.0–12.9 pK)。「看得越久，測得越準」，對精密測量意味著指數級增益。

科學意義不止於「更冷」。更低溫、更長自由演化時間可支撐兩大先進領域：一是太空量子模擬，用光場搭建人工晶格研究多體關聯；二是建造空間原子干涉儀，檢驗廣義相對論基石「等效原理」，不同材質原子在引力場中是否真的一起落得一樣快。應用端則指向自主慣性導航、地球重力場繪製、超輕暗物質探測與空間時頻基準。

《科學》審稿人評價稱：「這是超冷原子精密操控的重要里程碑。」從「追溫度」到「用量子」，中國太空站正把極限低溫轉化為基礎物理的新實驗平台。