量子化學先驅 科學家在太空中首次合成兩種原子量子氣體

編譯/高晟鈞

隨著量子科學不斷地進步,許多量子科技已經慢慢地應用於從手機,到GPS和醫療設備的各個領域。未來,量子科技很可能進一步走向太空,幫助我們揭開宇宙神秘的面紗,同時加深我們對自然與物理法則的理解。

科學家在太空中首次合成兩種原子量子氣體(圖/翻攝自Scitechdaily)

近日,來自NASA的科學家首次在太空中和成了一種含有兩種原子的量子氣體,為目前僅能在地球上使用的量子技術,搭建了一個走入太空的橋樑。

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推進量子化學

我們周遭的原子與分子,是根據物理和化學規則結合在一起的。但在不同的環境作用下,這些規則可能會發生改變──像是太空中的微重力環境,這也是為什麼許多最尖端的科技都在太空環境中進行。

在某些情況下,兩到三原子分子中的原子可以保持結合狀態,但狀態不緊密。而為了更好的研究這個狀態,科學家首先需要減慢原子的速度,將他們冷卻至

絕對零度以上十億分之一度,即原子應完全停止移動的溫度。

在地面上,這些分子及其脆弱,很容易迅速被分解,或塌陷回正常的分子狀態。然而,在太空中,這些脆弱的分子可以結合更長的時間,有助於研究的進行。

現代之謎

等效原理是廣義相對論的一部分。相對論是現在重力物理學的一大支柱,描述了星體、星系等大型物體的行為方式與物理特性。而現代物理學最大的謎團之一便是:為什麼萬有引力無法描述像是原子等小物體行為,而是需要透過量子力學。而有趣的是,兩者在各自的領域都被一次次證明是正確的,卻始終無法整合到一塊。

而使用兩種原子的量子氣體極有可能解開這個謎團。在太空中的微重力下,使用具有兩種原子的量子氣體和乾涉儀,他們可以比地球上更精確地測試該原理。透過這樣做,他們可能會了解到是否存在引力不能平等對待所有物質的點,這表明愛因斯坦的廣義相對論可能包含一個產生重大影響的小錯誤。

整體而言,在太空環境進行地球上不可能實現的實驗環境,有助於幫助我們更好地理解生物、化學和物理現象。這將使我們在太空中走得更遠,同時也造福更多地球上的生命。

資料來源:Scitechdaily

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