超低溫狀態(tài)下的鈉鉀分子
絕對零度是熱力學(xué)理論中溫度的下限值，它相當(dāng)于零下273.15攝氏度或零下459.67華氏度。在這種溫度下，物質(zhì)沒有任何熱能。近日，美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家首次將分子冷卻到逼近絕對零度——絕對零度的5千億分之一攝氏度以上。 《基督教科學(xué)箴言報》報道，科學(xué)家曾經(jīng)讓原子達(dá)到超低溫度，而這次科學(xué)家通過實驗讓分子(兩個或兩個以上的原子連接在一起)達(dá)到溫度超低的狀態(tài)。
在正常的溫度下，分子以超高速在我們身邊疾馳而過，有時甚至?xí)l(fā)生“撞車”。不過當(dāng)它們被冷卻到超低溫時，奇怪的事情就會發(fā)生。物理學(xué)家們推測，這些分子將不再是飛馳和相撞的個體，而會成為一個統(tǒng)一體——這是從未被研究過的分子的奇特狀態(tài)。為了探索這一現(xiàn)象，麻省理工學(xué)院物理學(xué)家馬丁·茨維萊茵帶領(lǐng)團(tuán)隊利用蒸發(fā)作用和激光來冷卻原子云中的單個原子。由于鈉原子和鉀原子都帶有正電荷，一般情況下不會形成化合物，該團(tuán)隊使用磁場將鈉原子和鉀原子吸引到一起形成鈉鉀分子，然后他們使用另一組激光來冷卻它。一種激光的頻率與分子的初始振動狀態(tài)一致，另一種激光與它們最低的振動頻率相匹配。鈉鉀分子吸收了第二種激光中較低的能量，并向高頻激光釋放能量。這一過程最終將鈉鉀分子的溫度冷卻到了500納米開爾文，這一溫度只有宇宙空間溫度的一百萬分之一，低于宇宙大爆炸后“余輝”的溫度。
他們發(fā)現(xiàn)，在超低溫狀態(tài)下鈉鉀分子非常“遲鈍”，難與附近其他分子發(fā)生作用。另外，這些分子表現(xiàn)出很強的偶極矩——分子內(nèi)部的電荷分布狀態(tài)決定它對其他分子是強烈排斥的。在這種狀態(tài)下，鈉鉀分子不是很穩(wěn)定，只持續(xù)了2.5秒就分裂了，不過在這樣極端的溫度條件下，這個時間已經(jīng)很長了?？茖W(xué)家表示，下一步計劃將分子冷卻到更低的溫度，來觀察理論所預(yù)測的量子力學(xué)效應(yīng)。這種效應(yīng)曾在單個原子如氦原子上展示過——超低溫的氦原子成為沒有任何黏度的超流體。但是科學(xué)家還未對旋轉(zhuǎn)和振動狀態(tài)更為復(fù)雜的分子的量子力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行研究。理論上，分子在超低溫狀態(tài)下也可能出現(xiàn)同樣怪異的現(xiàn)象。
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