科学家造出最稀薄液体，比水稀薄一亿倍

图：物理学家造出了一种比水稀薄一亿倍的液滴，靠奇异的量子波动法则聚合在一起，是目前宇宙中最稀薄的液体。（维基百科）

巴塞罗那的一组物理学家造出一种比水稀薄1亿倍的液滴——是目前宇宙中已知的最稀薄的液体。与靠原子间电磁力聚在一起的普通液体不同的是，这种液体原子间是靠奇异的量子波动法则聚合在一起。

这篇2017年12月发表在《科学》（Science）期刊上的论文说，这组科学家在西班牙的光子科学研究所（ICFO）用激光晶格（可操控量子粒子的光学物件）造出了这种液滴。它们真的是液体，其体积不随外部温度而变化，且只需少量遇到在一起时便会形成液滴。而气体就不是这样，气体的体积总是充满整个容器。然而这种液体的密度比目前任何已知的液体都小。

研究者们把钾原子构成的气体冷却到零下273.15摄氏度（接近绝对零度）。在这种温度下，这些原子处在玻色 – 爱因斯坦冷凝态——目前所知物体可有五种形态：气态、液态、固态、等离子态和玻色 – 爱因斯坦冷凝态，最后一种状态上世纪90年代才首次在实验室实现，人类对该形态所知仍不多，也显得最为神秘。

研究者们把两滴冷凝钾推到一起时，形成了一颗有确定体积的液滴。特别之处在于，该液体中的粒子间靠“量子波动”法则维持液态。

量子波动源于海森堡不确定性原理（Heinsberg’s Uncertainty Principle）。海森堡不确定性原理称粒子在空间中的能量位置是无序的，会在不同的能量水平和位置间来回变换，从而对其周围的粒子产生压力。所有粒子不断变换产生的压力加在一起，它们之间的引力大于排斥力，这种引力把粒子聚在一起形成液态。

研究者们说，这项研究中量子波动法则是冷凝态钾维持液态的主导因素。而其它冷凝态物质，比如冷凝态氦，虽然也有量子法则起作用，但还有其它一些更强的作用力共同作用使其维持液态，因此冷凝氦原子之间结合更为紧密。

也就是说，冷凝态钾粒子间的作用力非常弱，其扩散力更强。研究作者写到，冷凝钾的体积是冷凝氦的一百多倍，密度却比后者稀薄逾1亿倍。因此研究者们认为，将来需要用量子液进行实验时，冷凝钾可能是比冷凝氦更好的选择。

量子液态有它的局限性。当它们的量太少时，就会崩塌，“挥发”到周围环境中。