WEBVTT

00:00:06.716 --> 00:00:10.397
世界上最冷的材料不在南極洲，

00:00:10.397 --> 00:00:12.521
也不在聖母峰的頂端

00:00:12.521 --> 00:00:14.376
或埋在冰河當中。

00:00:14.376 --> 00:00:15.897
答案在物理實驗室中：

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。

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，

00:00:25.367 --> 00:00:28.073
比液態氮還要冷一億倍，

00:00:28.073 --> 00:00:31.240
比外太空還要冷四百萬倍。

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，

00:00:35.901 --> 00:00:39.437
也讓工程師能建造出
極敏感的儀器，

00:00:39.437 --> 00:00:41.292
讓我們能更了解各種事物，

00:00:41.292 --> 00:00:43.130
從我們在地球上的確切位置，

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。

NOTE Paragraph

00:00:46.135 --> 00:00:48.928
我們要如何創造出
這種極端的溫度？

00:00:48.928 --> 00:00:51.989
簡言之，就是減慢在移動的微粒。

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。

00:00:55.951 --> 00:00:57.716
原子構成固體、

00:00:57.716 --> 00:00:58.458
液體，

00:00:58.458 --> 00:00:59.338
和氣體，

00:00:59.338 --> 00:01:00.869
它們時時刻刻都在移動。

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。

00:01:05.616 --> 00:01:09.147
當原子的速度較慢，
我們就會感到冷。

NOTE Paragraph

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，

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。

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，

00:01:20.498 --> 00:01:22.251
物體就會冷卻下來。

00:01:22.251 --> 00:01:23.788
但這有一個限制：

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。

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，

00:01:32.823 --> 00:01:34.204
用激光束就可做到。

NOTE Paragraph

00:01:34.204 --> 00:01:35.751
在大部分的情況下，

00:01:35.751 --> 00:01:38.464
激光束中的能量會把東西加溫。

00:01:38.464 --> 00:01:40.533
但若能非常精確地使用它，

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。

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。

00:01:49.403 --> 00:01:51.954
原子被注入到真空室當中，

00:01:51.954 --> 00:01:55.415
裡面有個磁場會把它們拉向中心。

00:01:55.415 --> 00:01:58.090
一道激光束瞄準真空室的中間，

00:01:58.090 --> 00:02:00.623
調整到正確的頻率，

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。

00:02:06.170 --> 00:02:09.089
這種減速效應，
是來自動量的轉換，

00:02:09.089 --> 00:02:11.108
在原子和光子間的轉換。

00:02:11.108 --> 00:02:14.208
總共用六道光束，
以垂直方式排列，

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。

00:02:18.375 --> 00:02:21.018
在中心，也就是光束交錯的地方，

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——

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」。

00:02:29.924 --> 00:02:32.315
像這樣的磁光陷阱

00:02:32.315 --> 00:02:35.405
能將原子冷卻到僅幾 microkelvin
（接近絕零度），

00:02:35.405 --> 00:02:38.785
大約是攝氏 -273 度。

NOTE Paragraph

00:02:38.785 --> 00:02:41.609
這項技術是八○年代時
開發出來的，

00:02:41.609 --> 00:02:43.913
負責開發它的科學家們

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。

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。

NOTE Paragraph

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？

00:02:55.990 --> 00:02:59.786
首先，冷原子是非常好的偵測器。

00:02:59.786 --> 00:03:01.530
它們的能量非常低，

00:03:01.530 --> 00:03:04.961
所以會對環境中的波動非常敏感。

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，

00:03:09.562 --> 00:03:12.203
它們也能被用來製做
極精準的原子鐘，

00:03:12.203 --> 00:03:15.093
比如用在全球定位衛星上的鐘。

NOTE Paragraph

00:03:15.093 --> 00:03:18.152
第二，冷原子有極大的潛能，

00:03:18.152 --> 00:03:20.243
可以探究物理的邊境。

00:03:20.243 --> 00:03:22.662
它們極度敏感，因此，

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。

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，

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。

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，

00:03:38.226 --> 00:03:41.090
這類波動會被掩蓋而難以測量。

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——

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。

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，

00:03:53.599 --> 00:03:56.150
比如玻色—愛因斯坦凝聚，

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，

00:03:59.631 --> 00:04:02.200
變成物質的一種罕見新狀態。

NOTE Paragraph

00:04:02.200 --> 00:04:05.791
研究者還在持續努力
了解物理法則，

00:04:05.791 --> 00:04:07.925
試圖解開宇宙的謎，

00:04:07.925 --> 00:04:12.161
這時，最冷的原子
就會是他們的好幫手。