美国国家标准与技术研究所与美国科罗拉多大学近日联合宣布，他们已经成功研制出世界首个超冷“极性”稠密气体，该气态由无数分子相融合汇集，密度极为稠密：每立方厘米空间约含有10亿亿个气态分子，此外其温度也达到零下273摄氏度。据科学家们介绍，这次的试验成功也标志着科学家们在物理学史上又获得了新一次突破，该稠密气态分子的实际应用将十分广泛，未来航空及众多领域都将出现该气态分子的痕迹。

 

美国国家标准与技术研究所的研究员君乐（音译）是整个实验项目的主要参与者之一，他表示：“这次实验的成功可谓是物理学史上一次值得回忆的具有里程碑意义的时刻。这些气态分子的应用价值极高，它们在众多科研领域都将极有可能扮演举足轻重的作用。例如在量子计算、精密测量以及化学研究方面都将有十分重要的应用价值。”美国国家标准与技术研究所的另一名研究人员德博拉-金（Deborah Jin）则认为，“超冷“极性”稠密气体可谓是当前物理学研究领域的最前沿研究探索成果，它同时也代表了当代物理学最为炙手可热的一项研究领域。它们具有极大的潜能改写物理学研究的历史，是具有里程碑意义的一页。你知道，超冷极地分子（Ultracold polar molecules）具有极大的潜能成为一种全新物质的表现形式；量子气体相互之间的作用力极为巨大，而由于方向上面的作用力不同，它们之间极为难以汇集在一起。在我们这一次的实验过程中，我们曾不断寻找不同的外界工具将它们进行束缚，试图使它们黏合在一起，然而结果却始终不理想。当我们最终利用电场力量将它们进行合并时，意想不到的事情发生了，它们竟然极为有序的相互靠近，我们最后成功的将大量原子堆积在一起，在仅仅亿立方厘米的空间内，我们足足安放在一起10亿亿个气态分子，这真是一个了不起的成就。”美国科罗拉多大学的一名工程师表示，“原子就像一个个篮球一样，它们一个个都是圆形而且千篇一律的样子特征；而与此形成鲜明对比的则是一个个分子，分子更像足球，体型结构有棱有角，每个分子的个体特征差异也较为明显，因不同种类的分子而异。这次实验的成功确实是物理学史上的一次重大的突破，要知道此前科学家们为此曾经付出过无数的心血与汗水，花费了无数的日日夜夜，尝尽了各种各样的方法但都无功而返，这一次我们终于成功了。”

 

科学家们介绍，目前科学界在大自然中仅仅找到两种类型的原子结构，它们分别是费米子（fermions）与波色子（bosons）。费米子是由奇数个亚原子结构构成，包括质子与中子；而波色子则是由偶数个亚原子结构构成，这两种原子有着很大的区别。 而美国国家标准与技术研究所与美国科罗拉多大学的工作人员们就是将分别属于费米子与波色子的钾、铷原子进行靠近汇集实验。在实验中，科学家们利用电极使得这两种原子充满电荷，然后观察这些实验原子的反应。而最终的结果令在场的工作人员兴奋不已：这两种类型的原子在超低温环境以及电荷作用下“束手就擒”，分子结构可以轻而易举的相互施加与承受作用力，使得分子结构不再相互远离，可以紧密靠拢。科学家们表示，这些分子都处于最低振动能的状态并且都是不可旋转的，因此它们都能够被轻易的控制而且处于较为平稳的水平。此外，它们的“寿命”在量子世界里都是最长的，它们可以维持大约30毫秒的“生命时间”美国科罗拉多大学的工作人员表示，超冷“极性”稠密气体的密度极为的高，每立方厘米里面大约有10亿亿个气态分子；这时所处的温度约为零下273摄氏温度。

 

整个实验过程有序而且顺利，在短短的几天时间，金教授以及他们团队的工作人员们就获得了重大的科学发现金教授形容整个实验为“没有爆炸反应的化学实验”。金教授表示，“我们对分子内的能量变化进行细致分析，在这其中我们利用两种不同的激光操作仪器进行了整个实验，通过激光仪器的使用，我们能够很很合理的对分子内部动能频率进行干预控制，使得其中的动能不再转化为热量，而是成为光能。此外，分子还可以轻易的吸收近红外激光的光能，并且进一步转化释放。在整个过程中，总共大约有80%的分子被进行了相应的转化，它们都从居间能量状态转化为了最低一级别以及最为稳定的能量状态。

 

据介绍，当前美国国家标准与技术研究所与美国科罗拉多大学的科研人员们认为每立方厘米10亿亿分子单位并不是极限状态，在接下来的试验中，他们有信心能够再接再厉取得更大突破；此外，他们还将致力于延长分子寿命时间，在分子研究中继续获得新的发现。据相关工作人员介绍，整个研究项目是由美国国家科学基金会、美国空军办公室科学研究会以及W.M. 凯克基金会共同出资赞助完成。这一最新发现发表于《科学》（Science）杂志。（来源：搜狐科学 尚力）