科学家打造出比绝对零度高2.5‰最冷分子

科学家打造出最冷分子:仅比绝对零度高2.5‰
　　美国耶鲁大学的科学家成功利用“磁光捕获”技术打造迄今为止温度最低的分子。实验中，他们将选定分子的温度降到只比绝对零度高出2.5‰的程度。这一研究成果能够应用于从量子化学到粒子物理学最基本理论测试等一系列领域，帮助科学家进行各种新研究。照片展示了一个光学洞，用于精确调节激光，而后捕获和冷却分子。
　　过去，磁光捕获就是原子物理学家非常推崇的一项技术，但只在单个原子尺度。这项实验取得的巨大成就是创造了有记录以来分子——两个或者更多原子群——温度的最低纪录。这项技术利用激光冷却粒子同时将它们固定在适当位置。这一研究成果能够应用于从量子化学到粒子物理学最基本理论测试等一系列领域。
　　磁光捕获技术利用激光将分子固定到适当位置。在此之后，物理学家能够对分子进行冷却，达到略高于绝对零度的程度。
　　据国外媒体报道，美国耶鲁大学的科学家成功打造迄今为止温度最低的分子。实验中，他们将选定分子的温度降到只比绝对零度高出2.5‰的程度。这一研究成果能够应用于从量子化学到粒子物理学最基本理论测试等一系列领域，帮助科学家进行各种新研究。研究论文刊登在《自然》杂志上。
　　研究中，耶鲁大学的科学家利用激光降低一氟化锶的温度，这一过程被称之为“磁光捕获”。通过直接冷却将分子温度降至接近绝对零度(零下)是物理学领域的一个里程碑式成就。耶鲁大学物理学教授和首席研究员戴夫-德米勒博士表示：“我们可以开始研究在接近绝对零度时发生的化学反应。我们有机会了解基本的化学机制。”
　　过去，磁光捕获就是原子物理学家非常推崇的一项技术，但只在单个原子尺度。这项实验取得的巨大成就是创造了有记录以来分子——两个或者更多原子群——温度的最低纪录。这项技术利用激光冷却粒子同时将它们固定在适当位置。德米勒博士解释说：“想象一下一个浅碗，里面装着一点糖蜜。如果将一些球滚到碗里，它们会缓慢下沉，最后堆积在碗底。具体到我们的实验，分子就是这些小球，装糖蜜的碗通过激光束和磁场打造。”
　　一直以来，分子的复杂振动和旋转还是一个巨大挑战，无法进行磁光捕获。耶鲁大学的研究小组采取了一种独特的方式进行捕获，灵感来自于上世纪90年代的一篇晦涩的研究论文。这篇论文阐述了在一个通常无法满足冷却和捕获要求的条件下产生的磁光捕获型结果。
　　德米勒和他的同事在一个地下实验室研制他们的实验仪器。他们的仪器采用大量线路、电脑、电气元件、镜子和低温冷藏装置。冷却过程中，他们使用十几道激光，每一道激光都进行精确控制。德米勒表示：“想象一下将一幅展示高科技的图像放入词典，我们做的就是类似的事情。一切虽然很有秩序，但还是有一点乱。”
　　耶鲁大学的研究小组之所以选择一氟化锶是因为它们的结构比较简单——一个电子环绕整个分子移动。德米勒指出：“我们一度认为最理想的选择是双原子分子。”这一研究成果打开了一扇门，能够应用于一系列领域——从精确测量和量子模拟到超冷化学再到粒子物理学标准模型的测试——让科学家进行进一步实验。”
　　宇宙5大寒冷极点最冷使分子停止运动
　　零下10度左右的低温已经让人体验到难捱的严寒，但这样的严寒在整个宇宙中简直不值一提。您能想到在整个宇宙中最低的温度达到什么程度吗？科学家告诉你宇宙中的五大寒冷极点。
　　寒冰地带之五：寒冷大陆——南极洲
　　冬天的南极洲沃斯托克(Vostok)冰湖是地球自然界中最寒冷的地方，最低温度可达到零下54摄氏度。它之所以成为地球上最冷的地方是有一定原因的。
　　一是它所处的海拔高度。南极洲的平均海拔2500米，是地球上平均海拔最高的大陆，稀薄的空气使其温度降的更低。
　　另一个原因是极地涡流。在南极黑暗的冬季，极地涡流盘旋在南极洲大陆周围，使它与外界隔离开来。这也使得沃斯托克冰湖无法与外界进行热交换。
　　虽然北极也有极地涡流，但是欧亚大陆和北美洲的高山气流对北极的影响使得这里的极地涡流力量较弱，持续时间也比南极短的多。
　　寒冰地带之四：巨大的红色冰工厂——火星
　　比南极洲更加寒冷的地方是火星南极，最低温度可达到零下110摄氏度。火星南极的冬天，极度的严寒使空气中的二氧化碳都凝结成干冰，导致火星大气压减小四分之一。
　　火星上也有四季，但是火星的冬季却是人们难以想象的寒冷，连坚硬的石块也会被冻裂。火星同地球类似，也有一个倾斜的轴心，使得北半球和南半球在全年都可以更加直接地受到阳光照射。但是火星的四季比地球更加分明，这是因为火星拥有偏心轨道的缘故。
　　火星的近地点和远地点相差4350万公里，而且更为巧合的是，当火星南极处于冬至点时，火星同时也处在它的远地点上。因此，这颗红色星球的夏季与冬季形成极大的反差，冬季无比寒冷。
　　寒冰地带之三:严寒地狱——冥王星
　　冥王星上现在正处在夏季，近期冥王星的气温在全年中属于较高的，为零下200摄氏度左右。冥王星的夏季相当于地球上的20年，除了夏季之外的其它季节，相当于地球上的228年，这颗行星上的空气也同样是全被冻结，覆盖在地表上。
　　冥王星的季节是随着它离太阳的远近发生变化的。在近地点，它离太阳44亿公里，在离开近地点的124年之后，冥王星到达它的远地点，距太阳74亿公里。
　　尽管冥王星听上去已经十分寒冷，但如果将它与5000光年之外的“宇宙冰盒子”相比，这里已经是温暖如春了。
　　寒冰地带之二:超级冰河——布莫让(Boomerang)星云
　　布莫让星云的温度为零下272摄氏度，是目前所知宇宙中最寒冷的地方，被成为“宇宙冰盒子”。
　　事实上，布莫让星云的温度仅比绝对零度高1度多(零下273.15摄氏度)。绝对零度是自然界中温度的临界状态，一旦达到绝对零度，原子也会停止运动。
　　导致布莫让星云温度极低的原因可以这样来解释：我们知道当一个密封罐子中的液体被迫喷出时，罐子中的温度就会急遽降低。布莫让星云正在急速爆发，而且周围没有任何热源，所以内部的温度不断下降，最终达到接近绝对零度的状态。
　　寒冷地带之首：宇宙中最冷的地方——美国桑地亚国家实验室
　　说道宇宙中最寒冷的地方，我们还得再回到地球上。美国新墨西哥州实验室(SandiaNationalLab)和哥伦比亚大学的物理学家们在《科学》杂志上发表论文，叙述他们在实验室中是如何使分子停止运动并将其准确相互碰撞的。
　　根据物理学原理我们知道，如果想要分子停止运动，需要非常低的温度。物理学家们在实验中设法使温度达到了零下272.59摄氏度，这是目前所知宇宙中的最低温度。
　　宇宙最冷之地莫过于布莫让星云
　　据国外媒体报道，目前已知宇宙中最冷的地方，是距离地球5000光年之遥的布莫让星云，其温度为零下272.5摄氏度，即华氏-457.87度。
　　布莫让星云，又被称为蝴蝶结星云，是由一颗从中央恒星喷出的时速达60万公里的气体所形成。科学家们认为，这颗中央恒星每年喷出的气体约为太阳质量的千分之一，
　　而这一过程已经持续了1500年。这些气体的快速膨胀，使气体的分子被冻结，并最终导致星云的温度变得极低，仅仅比绝对零度高出一度左右。这一温度甚至比宇宙背景辐射的温度还要低。
　　布莫让星云的光源来自于尘埃所折射的中央恒星发出的光线。天文学家们认为，布莫让星云的年龄还十分年轻，其将最终在中央恒星气体耗尽的生命后期，演化为外形呈圆盘状或环状的行星状星云。
　　科学家发现宇宙最冷之地：零下272度
　　科学家发现宇宙最冷之地：零下272度
　　智利天文学家表示，宇宙中最冷的地方是“回力棒星云”，那里的温度仅比绝对零度高1度。在绝对零度条件下，所有的原子都会冻结。
　　“回力棒星云”位于半人马星座，距离地球约5000光年。
　　他们说，“回力棒星云”的温度只有1开氏度(约零下272摄氏度)，是“宇宙中已知的最冷天体”。“回力棒星云”是一个相对年轻的行星状星云，它正迅速膨胀，并在这个过程中耗尽能量，产生冷却效果，从而使自身温度保持在比周围温度还低的水平。捕捉到“回力棒星云”芳容的“阿尔马”设在阿塔卡马沙漠中海拔5000米的高原上，那里几乎没有任何湿气或植被，能对天空一览无余。
　　评点：这个“回力棒星云”简直就是宇宙的冰箱，有什么需要保鲜的东东都可以先放到那。它只比绝对零度高1度，是深冷速冻的好地方。
　　“回力棒星云”是宇宙中最冷的地方
　　绝对零度是指原子绝对静止的温度，为零下273.15摄氏度。物体的温度实际上就是原子在物体内部的运动。当我们感到一个物体比较热的时候，就意味着它的原子在快速运动;当我们感到一个物体比较冷的时候，则意味着其内部的原子运动速度较慢。然而，绝对零度永远无法达到，只可无限逼近。因为任何空间必然存有能量和热量，也不断进行能量和热量的相互转换。
　　太阳系最冷之地或位于月球陨石坑内
　　据国外媒体报道，天文学家已经在我们的太阳系里发现最冷的地方，它距离我们并不遥远，就是我们的卫星——月球上。
　　美国宇航局的新月球勘测轨道器(LRO)正在绘制月球的第一张完整温度图(Temperature-Map)。该仪器在月球南极发现一处比冥王星冷得多的地点。这个区域位于永远被阴影遮蔽的陨石坑里，因此没有阳光可以照射到。
　　加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家大卫·佩杰(DavidPaige)是美国宇航局这个科研组的一名成员，他说：“它就像一束非常昏暗的光，那就是你唯一的热源。我们经过测量，在我们的‘后院’发现迄今最冷的地方。”
　　测量结果显示，这里的温度仅为-238摄氏度，仅比可能的最低温度高约35摄氏度。尽管冥王星与太阳之间的距离大约比月球与太阳之间的距离远40倍，但是它的表面温度至少比该地高1摄氏度。
　　佩杰表示，月球上温度最低的地方经常位于阳光照射不到的大陨石坑里。3个拥有较低温度的著名陨石坑分别是弗乌斯蒂尼(Faustini)陨石坑、绍梅克(Shoemaker)陨石坑和哈沃斯(Haworth)陨石坑。一些最冷的地方经常非常偏远，而且也未曾被探测过，它们甚至连名字也没有。佩杰说，随着季节变化，不久后月球南极将会慢慢暖和起来，北极会变得更加寒冷。
　　美国宇航局探测器项目科学家理查德·冯德拉克(RichardVondrak)表示，超低温度非常重要，因为它能“困住”水和甲烷等容易挥发的化学物质。捕捉易变的化学物质，可供未来宇航员开采有用资源，帮助科学家了解更多有关早期太阳系起源的问题。
　　冯德拉克表示，这个月球探测器刚刚开始执行科学任务仅有一周时间。但是除了上述发现外，它还发现月球上存在大量氢的迹象，这暗示着月球地表以下可能存在被捕获的冰。虽然几十年前美国宇航局的宇航员曾登上月球，对它进行了多次探索，但这是十多年来第一次近距离观测月球，并把注意力集中到环境恶劣的南极地区。月球南极最有可能隐藏着冰。
　　佩杰说：“这里还没被勘探过。以前从没有人以如此高的清晰度观测过这个地方。”美国宇航局的仪器越近距离地观测这些陨石坑，发现的细微差别就越多。佩杰说：“月球不仅是一颗拥有很多陨石坑的球体，它还有很多令人感兴趣的裂口。”