1
00:00:06,716 --> 00:00:10,397
世界上最冷的材料不在南極洲，

2
00:00:10,397 --> 00:00:12,521
也不在聖母峰的頂端

3
00:00:12,521 --> 00:00:14,376
或埋在冰河當中。

4
00:00:14,376 --> 00:00:15,897
答案在物理實驗室中：

5
00:00:15,897 --> 00:00:20,382
保存在只比絕對零度
再高一點點的氣體雲。

6
00:00:20,382 --> 00:00:25,367
那種溫度比你的冰箱還要冷
三億九千五百萬倍，

7
00:00:25,367 --> 00:00:28,073
比液態氮還要冷一億倍，

8
00:00:28,073 --> 00:00:31,240
比外太空還要冷四百萬倍。

9
00:00:31,240 --> 00:00:35,901
這麼低的溫度，可說是一扇窗，
讓科學家能看見物質的內在運作，

10
00:00:35,901 --> 00:00:39,437
也讓工程師能建造出
極敏感的儀器，

11
00:00:39,437 --> 00:00:41,292
讓我們能更了解各種事物，

12
00:00:41,292 --> 00:00:43,130
從我們在地球上的確切位置，

13
00:00:43,130 --> 00:00:46,135
到宇宙中最能到達的
最遠之處發生了什麼事。

14
00:00:46,135 --> 00:00:48,928
我們要如何創造出
這種極端的溫度？

15
00:00:48,928 --> 00:00:51,989
簡言之，就是減慢在移動的微粒。

16
00:00:51,989 --> 00:00:55,951
當我們談到溫度時，
其實我們是在談運動。

17
00:00:55,951 --> 00:00:57,716
原子構成固體、

18
00:00:57,716 --> 00:00:58,458
液體，

19
00:00:58,458 --> 00:00:59,338
和氣體，

20
00:00:59,338 --> 00:01:00,869
它們時時刻刻都在移動。

21
00:01:00,869 --> 00:01:05,616
當原子的移動速度更快時，
我們就會覺得該物質很熱。

22
00:01:05,616 --> 00:01:09,147
當原子的速度較慢，
我們就會感到冷。

23
00:01:09,147 --> 00:01:12,563
在日常生活中，若要讓
一個熱的物體或氣體變冷，

24
00:01:12,563 --> 00:01:15,960
我們會把它放到比較冷的
環境中，比如放入冰箱。

25
00:01:15,960 --> 00:01:20,498
在熱物體中的一些原子運動
就會被轉換到周圍環境，

26
00:01:20,498 --> 00:01:22,251
物體就會冷卻下來。

27
00:01:22,251 --> 00:01:23,788
但這有一個限制：

28
00:01:23,788 --> 00:01:27,865
即使是外太空也沒有
冷到可以創造出超低溫。

29
00:01:27,865 --> 00:01:32,823
所以，科學家換了一種方式，
想辦法直接將原子減速，

30
00:01:32,823 --> 00:01:34,204
用激光束就可做到。

31
00:01:34,204 --> 00:01:35,751
在大部分的情況下，

32
00:01:35,751 --> 00:01:38,464
激光束中的能量會把東西加溫。

33
00:01:38,464 --> 00:01:40,533
但若能非常精確地使用它，

34
00:01:40,533 --> 00:01:44,813
激光束的動量可以拖住
移動的原子，讓它們冷卻下來。

35
00:01:44,813 --> 00:01:49,403
有種裝置叫做磁光陷阱，
就是用這個原理。

36
00:01:49,403 --> 00:01:51,954
原子被注入到真空室當中，

37
00:01:51,954 --> 00:01:55,415
裡面有個磁場會把它們拉向中心。

38
00:01:55,415 --> 00:01:58,090
一道激光束瞄準真空室的中間，

39
00:01:58,090 --> 00:02:00,623
調整到正確的頻率，

40
00:02:00,623 --> 00:02:06,170
原子會朝激光束移動，吸收
激光束的光子，接著緩慢下來。

41
00:02:06,170 --> 00:02:09,089
這種減速效應，
是來自動量的轉換，

42
00:02:09,089 --> 00:02:11,108
在原子和光子間的轉換。

43
00:02:11,108 --> 00:02:14,208
總共用六道光束，
以垂直方式排列，

44
00:02:14,208 --> 00:02:18,375
能夠確保向任何方向
移動的原子都會被攔截下來。

45
00:02:18,375 --> 00:02:21,018
在中心，也就是光束交錯的地方，

46
00:02:21,018 --> 00:02:24,840
原子緩慢移動，好像被困在
濃稠的液體中似的——

47
00:02:24,840 --> 00:02:29,924
發明這項效應的研究者
將它稱為「光蜜糖」。

48
00:02:29,924 --> 00:02:32,315
像這樣的磁光陷阱

49
00:02:32,315 --> 00:02:35,405
能將原子冷卻到僅幾 microkelvin
（接近絕零度），

50
00:02:35,405 --> 00:02:38,785
大約是攝氏 -273 度。

51
00:02:38,785 --> 00:02:41,609
這項技術是八○年代時
開發出來的，

52
00:02:41,609 --> 00:02:43,913
負責開發它的科學家們

53
00:02:43,913 --> 00:02:47,931
在 1997 年因為這項發現
而贏得了諾貝爾物理獎。

54
00:02:47,931 --> 00:02:52,751
在那之後，雷射冷卻就一直
被改良，以達到更低的溫度。

55
00:02:52,751 --> 00:02:55,990
但，為什麼會想要
把原子冷卻到那麼低溫？

56
00:02:55,990 --> 00:02:59,786
首先，冷原子是非常好的偵測器。

57
00:02:59,786 --> 00:03:01,530
它們的能量非常低，

58
00:03:01,530 --> 00:03:04,961
所以會對環境中的波動非常敏感。

59
00:03:04,961 --> 00:03:09,562
所以它們會被用在找尋
地底石油以及礦床的裝置中，

60
00:03:09,562 --> 00:03:12,203
它們也能被用來製做
極精準的原子鐘，

61
00:03:12,203 --> 00:03:15,093
比如用在全球定位衛星上的鐘。

62
00:03:15,093 --> 00:03:18,152
第二，冷原子有極大的潛能，

63
00:03:18,152 --> 00:03:20,243
可以探究物理的邊境。

64
00:03:20,243 --> 00:03:22,662
它們極度敏感，因此，

65
00:03:22,662 --> 00:03:27,300
未來的太空探測器會考慮
用它們來偵測重力波。

66
00:03:27,300 --> 00:03:31,624
在研究原子和亞原子現象時，
它們也很有用，

67
00:03:31,624 --> 00:03:35,894
這類研究需要測量
非常小的原子能量波動。

68
00:03:35,894 --> 00:03:38,226
常溫下，當原子速度
約為每秒數百公尺時，

69
00:03:38,226 --> 00:03:41,090
這類波動會被掩蓋而難以測量。

70
00:03:41,090 --> 00:03:45,265
雷射冷卻能讓原子慢下來，
速度變成只有每秒幾公分——

71
00:03:45,265 --> 00:03:49,122
這樣就足以讓原子量子效應
所造成的運動變明顯了。

72
00:03:49,122 --> 00:03:53,599
極冷的原子已經讓科學家
可以研究一些現象，

73
00:03:53,599 --> 00:03:56,150
比如玻色—愛因斯坦凝聚，

74
00:03:56,150 --> 00:03:59,631
在這種現象中，原子
被冷卻到幾乎是絕對零度，

75
00:03:59,631 --> 00:04:02,200
變成物質的一種罕見新狀態。

76
00:04:02,200 --> 00:04:05,791
研究者還在持續努力
了解物理法則，

77
00:04:05,791 --> 00:04:07,925
試圖解開宇宙的謎，

78
00:04:07,925 --> 00:04:12,161
這時，最冷的原子
就會是他們的好幫手。