科学家造出低于绝对零度量子气体 能模拟暗能量

德国物理学家成功利用钾原子创造出一种低于绝对零度的量子气体，这一成果被誉为“实验的巅峰之作”。未来，这一发现可能为制造负温度物质和新型量子设备铺平道路，并有望揭开宇宙中许多神秘面纱。

绝对零度是一个理想的概念，是根据理想气体的规律通过外推方法得到的。按照传统理解，当温度降至零下273.15摄氏度时，气体的体积将逐渐缩小至零。若从分子运动论的角度来看，理想气体分子的平均平动动能由温度决定。我们也可以将绝对零度描述为“理想气体分子停止运动时的温度”。这些说法仅仅是理论上的推测。

在实际应用中，当气体温度接近绝对零度时，其量子特性会愈发明显，此时气体已经转变为液态或固态，其分子运动不再遵循经典物理的热力学统计规律。经过大量实验和量子力学的修正理论，我们发现接近绝对零度时，分子的动能会趋近于一个固定值，这个值被称为零点能量。这意味着在绝对零度时，分子的能量并不为零，而是保持在一个非常小的数值上。这是因为所有的粒子都处于能量可能最低的基态。

在18世纪中期，开尔文男爵威廉·汤姆森定义了绝对温度，按照这个定义，没有物质的温度能低于绝对零度。随着物理学的发展，我们遇到了更多反常的物质系统，这一理论也受到挑战。德国物理学家乌尔里奇·施奈德对此解释说，我们日常所读的温度数只是表示粒子处于某个能量状态的概率。通常情况下，大部分粒子的能态处于平均或接近平均水平，但如果某些特殊条件下，多数粒子处于高能态而少数粒子在低能态，那么理论上就可以实现负绝对温度。这种颠覆性的理论已经在磁场系统中得到了证实。例如，沃尔夫冈·克特勒教授曾在他的诺贝尔物理学奖的研究工作中证明负绝对温度的存在性。这项开创性的研究为我们打开了一个全新的视角来极端条件下的物质世界。