“宇宙最冷点”落户空间站：中国科学家突破低温极限，开启量子科学新篇章

【核心提要】

• 中国科研团队在空间站成功制备出目前已知最冷的人造物质，将原子温度降至9.7皮开尔文（pK），打破人类纪录。
• 核心技术攻关实现了从“庞大地面实验室”到“微型空间实验柜”的跨越式转化，突破了体积、重量及功耗等严苛限制。
• 该成果不仅是低温技术的胜利，更为量子模拟、暗物质研究等基础物理前沿领域提供了关键的在轨实验平台。

【正文报道】

近日，中国科学院空间应用工程与技术中心正式发布一项具有里程碑意义的科研成果：中国科学家团队成功在空间站上实现“宇宙最冷点”的落地。通过在被称为“超级冰箱”的超冷原子物理实验柜中，利用全光阱冷却技术（All-optical Trap Cooling），研究人员将铷原子云的等效温度降至9.7皮开尔文（pK）。这一数值比室温低约14个数量级，且能够持续观测达7秒。相关研究成果已于北京时间11月6日凌晨在国际权威学术期刊《科学》（Science）上发表。

此次技术突破的核心在于将复杂的地面实验室功能高度浓缩至空间站可容纳的微型设备中。通常情况下，建立一个超冷原子物理实验室需要超过30立方米的空间、数吨重的设备以及数千瓦的高功耗。然而，在资源受限且要求极高的载人航天环境下，科研团队通过攻克全光纤激光技术、大频率激光锁相技术及高精度激光功率稳定技术等一系列难关，成功将原本庞大的实验系统“压缩”至体积小于1立方米、重量约300公斤、功耗仅约700瓦的超冷柜中。

在核心技术路径上，中国团队采取了与美国同类项目（如CAL）不同的创新方案。不同于采用传统磁场加射频场的方法，中国科学家采用了“三维全光阱”方案进行两级冷却。这一设计不仅能获得更低的起始温度，还为量子模拟等一系列复杂实验提供了更便捷的条件。此外，针对空间环境的特殊要求，团队还开发了超高真空长时间断电保持技术、CPLD/FPGA电路控制技术以及高精度振动隔离技术，确保了系统在轨运行的稳定性与可靠性。

这一成果的意义远不止于“低温记录”本身。随着该实验平台的建立，中国空间站将拥有一个高度集成、可长期稳定运行的玻色（Boson）与费米（Fermion）量子简并气体开放实验平台。根据规划，在2023年至2032年期间，该系统将支持包括量子模拟、新物理态探索、基本物理理论检验以及暗物质和希格斯模型验证等四大类核心科学任务。

背景链接：

• 国际期刊《Science》相关论文：《太空中低于10皮开尔文的量子气体》（Quantum Gases Below 10 picokelvins in Space）
• 相关机构：中国科学院空间应用工程与技术中心、北京大学电子学院、中科院上海光学精密机械研究所。

小编观点：
“皮开尔文（pK）”这一单位极小，每降低一个数量级都意味着技术的跨越式进步。此次在空间站实现超低温实验，不仅是中国航天技术与基础物理研究的深度融合，更是我国在量子科技领域迈出的关键一步。通过微重力环境下的极端实验，我们有望揭示更多关于宇宙基本规律的奥秘。