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全宇宙最稀的液体, 密度只有水的一亿分之一

2018-04-11 热度: 61727 作者:探索全球未解之谜

液体和气体是物质的两个不同阶段。 气体很稀薄, 可以被压缩, 没有固定形状, 能迅速充满整个容器;而液体是致密的, 有些可以被压缩, 有些不易被压缩, 具有固定的体积, 不能布满整个容器。 气体物质的原子或分子之间可以自由运动, 而液体物质是由分子间相互作用力结合在一起的微小振动粒子(如原子或分子)组成。 由于这些性质, 在通常情况下, 气体的密度远远小于液体的密度, 不过现在, 西班牙光子科学研究所(ICFO)的科学家制成了一种特殊的液体, 比空气的密度还低100万倍, 只有水密度的一亿分之一。

这种液体是如何制成的呢?你应该想到肯定是和温度有关。 是的, 研究人员将钾原子气冷却到-273.15摄氏度, 非常接近绝对零度的温度。 这时候钾原子气就进入了玻色-爱因斯坦凝聚态, 钾原子的行为就像波一样, 遵循量子力学的原则, 不过它们还是保留着气体的固有属性, 可以自由地扩散膨胀。 但当科学家们将两组这样的气体混合在一起时, 奇迹发生了, 它们粘合在一起形成了钾原子液滴。 这些液滴和水相似, 有自己的大小和形状, 但密度只有水的一亿分之一!

但与通过分子间相互作用形成的液体不同, 钾原子液滴是通过量子涨落维持其液态性质的。 根据海森堡的不确定性原理, 形成液滴的原子会在它们可能的位置和能级上蹦来蹦去, 向其邻居施加压力, 因而会导致量子压力。 总和所有粒子的这种压力, 科学家们发现它们相互吸引的次数比互相排斥的还多, 这种吸引力就将它们结合在一起形成了液滴。

标签: 液滴 液体