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世界上最冷的东西是什么？ - Lina Marieth Hoyos

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    史上最寒冷的物体并非在南极。
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    它们既不在珠穆朗玛峰上，
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    也不藏在冰川之下。
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    它们存在于实验室中：
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    这些一团团的气体的温度
    只比绝对零度高零点几度。
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    这个温度比你家里的冰箱
    还要冷39.5亿倍，
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    比液态氮冷10亿倍，
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    以及比外太空冷4百万倍。
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    如此低的温度让科学家有机会
    一窥物质的内部运作，
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    也让工程师能够
    制造敏感度极高的仪器。
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    这些仪器可丰富我们的知识，
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    比如如更精确地确定我们在地球的位置
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    或了解宇宙远方所发生的事。
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    我们如何才能创造出这种极端的温度呢？
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    简单来说，只要降低运动粒子的速度。
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    当我们谈及温度的时候，
    我们实际上是在讨论运动。
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    组成固体、
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    液体、
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    以及气体的粒子，
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    一直处于运动之中。
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    当原子运动快时，
    我们感受到物质是热的。
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    当原子运动慢时，
    我们则觉得是冷的。
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    日常生活中为了让热的固体或气体降温，
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    我们将其放在更冷的环境中，比如冰箱里。
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    热物体中的原子运动
    被部分的传递到周围环境里，
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    然后它就冷下来了。
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    但是这有一个限制：
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    即使是外太空也太温暖了，
    无法创造出极端低的温度。
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    所以相反，科学家们找到了一个
    直接降低原子速度的方法——
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    用激光束。
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    在大多数情况下，
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    激光束中的能量会加热物体。
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    但是如果被用以特定的方式，
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    激光束的动量可以阻止运动的原子，
    从而降低温度。
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    这就是在一种名叫磁场-光学陷阱的
    仪器中发生的事情。
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    原子被注入真空的盒子中，
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    然后磁场会将它们向中间吸引。
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    一束激光束正对盒子的中央，
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    它的频率被调的正好
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    可以让向其运动的原子吸收
    一个激光束光子，进而减速。
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    减速效果来自原子和光子之间的
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    动量转换。
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    六束激光，以垂直的布局
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    保证向各个方向运动的原子都会被拦截。
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    在光束交汇的中央，
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    原子运动的格外缓慢，
    就像陷入了粘稠的液体——
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    该效果被发现它的研究人员
    称作“光学糖浆”。
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    像这样的磁场-光学陷阱
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    可以将原子冷却到零点几开尔文——
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    大概-273摄氏度。
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    这项技术于上世纪八十年代被发展出来，
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    对此有贡献的科学家们
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    在1997年因为他们的发现
    赢得了诺贝尔物理学奖。
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    自此，激光冷却进一步完善，
    可以达到更低的温度。
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    但是为什么要把原子
    冷却到如此之低的温度呢？
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    首先，极寒原子可以成为很好的检测物质。
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    拥有很少的能力，
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    它们对周围的波动异常敏感。
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    所以它们被用在寻找
    地下石油和矿藏的装置之中，
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    它们也能制造高精度原子钟，
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    例如全球定位卫星中的原子钟。
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    其次，极寒原子蕴藏着
    探索物理学前沿的
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    巨大潜力。
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    它们极端的敏感性使他们可以
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    在未来的空间探测仪中
    被用来探测引力波。
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    它们对原子和次原子现象的研究也有帮助，
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    这种研究需要测度原子能量的
    极其微小的波动。
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    原子在常温中被射出，
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    此时原子速度大概在每秒几百米。
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    激光冷却可以使原子降速到每秒几厘米——
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    对观测由原子量子效果
    造成的运动够用了。
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    极寒原子已经帮助科学家研究了
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    诸如玻色–爱因斯坦凝聚等现象，
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    在该凝聚中原子被降温到接近绝对零度，
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    然后成为一种少见的物质新状态。
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    所以随着研究人员
    继续试图理解物理学定律
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    并解开宇宙谜题的同时，
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    他们会需要极寒原子的帮助。
Title:
世界上最冷的东西是什么？ - Lina Marieth Hoyos
Speaker:
Lina Marieth Hoyos
Description:

查看完整课程：https://ed.ted.com/lessons/what-is-the-coldest-thing-in-the-world-lina-marieth-hoyos

世界上最冷的物质不在南极或珠穆朗玛峰上。它们在物理实验室里：温度在绝对零度之上一丁点的气体。Lina Marieth Hoyos 解释了这么低的温度何如帮助科学家们一窥物质的内部运作机理，以及如何帮助工程师们建造能够探索宇宙奥秘的敏感度极高的仪器。

课程讲解：Lina Marieth Hoyos，动画：Adriatic 动画工作室。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:27

Chinese, Simplified subtitles

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