◎科技日报记者 陆成宽

　　7秒，只挪了约500微米，比一根头发丝的直径多不了多少。这不是慢动作回放，而是中国空间站里一团铷原子云的真实状态。它的温度只有9.7皮开尔文，比室温低了整整14个数量级，成为目前人类已知最冷人造物质。

　　成果发布后，这团最冷人造物质迅速引发关注。9.7皮开尔文到底有多冷？为什么非要跑到太空去做这个实验？造出的最冷物质和普通人的生活究竟有什么关系？围绕这些问题，科技日报记者采访了相关专家。

　　第一问：9.7皮开尔文到底有多冷？

　　先记住一个参照：物理学里有一个绝对零度，是零下273.15摄氏度，也就是0开尔文，理论上原子在这一刻才会完全静止。9.7皮开尔文，就是9.7×10-12开尔文，写成小数是0.0000000000097开尔文，约等于千亿分之一开尔文。

　　换句话说，这团原子云只比绝对零度高约千亿分之一开尔文，已经极端接近绝对零度。北京大学电子学院教授周小计解释：“9.7皮开尔文比我们的室温下降了14个数量级，这是人类获得的最低温度，是一个新的世界纪录，也是宇宙中已知最低温度。”

　　温度的本质是原子跑动的剧烈程度，常温下，原子像一群乱窜的人。温度越低，它们跑得越慢。冷到9.7皮开尔文，这团铷原子云几乎“静止”了。一个更形象的说法是：如果普通原子在一场赛跑里已经冲出去两公里，这团冷原子在同样的7秒里只挪动了大约500微米，比一根头发丝的直径多不了多少。

　　它不只是“冷”，而是冷到原子几乎被“冻”在原地，日常世界里任何东西都达不到这种状态。

　　第二问：这项实验为何要在太空做？

　　不是地面完全做不了超冷原子，而是地面做不到这么冷、看不了这么久。

　　核心障碍是重力。北京大学电子学院教授陈徐宗解释：“地面上，重力会拉扯原子云向下坠落，想要深度冷却，就要施加更强束缚，反过来带入多余能量，限制温度继续下探，地面观测仅能维持0.05秒。在空间站微重力环境下，原子云自在漂浮，只需极弱约束，就能实现深度冷却。”

　　打个比方：你想让一团原子安静下来，地面重力总把它们往下拽，你不得不使劲“兜住”它们；可你用的“兜子”越紧，本身就会给原子带入额外能量，温度就很难降到底。在空间站的微重力环境里，原子几乎可以自由漂浮，只需要很弱的束缚就能继续冷却，温度因此能压到地面达不到的皮开尔文量级。

　　同时，没有重力“催着”原子往下掉，观测窗口从地面的约0.05秒一下子拉长到7秒，原子有足够的时间“待着不动”，让科学家从容捕捉那些转瞬即逝的量子现象。

　　第三问：造出的最冷物质会用于日常生活吗？

　　现阶段，这团最冷物质不会直接变成消费品，但它支撑的是下一代精密测量技术，而这类技术恰恰藏在很多日常系统的底层。

　　超冷原子可以被做成灵敏度极高的原子钟、原子干涉仪和量子传感器，用来测量时间、重力和惯性。“手机里的导航，依赖卫星上原子钟提供的精确时间；金融交易的时间戳、电网的同步控制，底层同样是高精度授时。原子钟越稳，定位和同步就越可靠。”中国科学院上海光学精密机械研究所研究员李唐说，在重力测量上，冷原子重力仪可以察觉极微小的重力变化，未来可用于资源勘探、地质灾害监测，甚至在没有GPS信号的环境下做惯性导航。

　　往更远处看，9.7皮开尔文带来的超长自由演化时间，还能帮助科学家检验基本物理规律以及寻找暗物质、暗能量的蛛丝马迹。周小计提到，基于这一成果，原子干涉仪的精度有望进一步提升。所以，最冷物质眼下是科学纪录，长远看，它是在给更准的时钟、更灵敏的传感器和更可靠的位置服务打地基。

　　文中图片来自中国科学院空间应用工程与技术中心