在最近发表的一份报告中，哥伦比亚大学 Will Lab 团队报告称，他们成功跨越了 BEC 阈值，并在 5 纳开尔文（= 5 X 10-9 分子量子凝聚态稳定，寿命约为2秒，结束了数十年来对分子BEC的追求，这是一个了不起的成就，也是科学的里程碑。
众所周知，物质会根据温度和压力等外部条件处于三种状态，即固体、液体或气体。例如，H2在通常的外部条件下，O 以冰、水或蒸汽的形式存在。
当温度高于 6000-10,000 开尔文时，物质会被电离并变成等离子体，即物质的第四态。
如果温度极低接近绝对零度，物质的状态会是什么？
1924-25 年，萨蒂延德拉·纳特·玻色和阿尔伯特·爱因斯坦提出了一个理论预测，即如果 玻色子 粒子（即具有整数自旋值的实体）被冷却到接近绝对零度的超低温，粒子将聚结成一个更大的实体，具有共同的属性和行为，受量子力学定律支配。这种状态被称为玻色-爱因斯坦凝聚态 (BEC)，被认为是物质的第五种状态。
| 物态 | 生存温度范围 |
| 血浆 | 6000–10,000K 以上 |
| 煤气 | 对于水，在正常大气压下温度高于 100°C |
| Liquid | 对于水，温度在 4°C 至 100°C 之间 |
| 固体 | 对于水，低于 0°C |
| 玻色-艾森斯坦凝聚态（BEC） | 接近绝对零度 对于原子玻色子来说大约是 400 纳开尔金 分子 BCE 约为 5 纳开尔文 {1 纳开尔文 (nK) = 10 - 9 开尔文} 绝对零度 = 0 开尔文 = -273°C |
近七十年后，1995 年，埃里克·康奈尔 (Eric Cornell) 和卡尔·威曼 (Carl Wieman) 在铷原子气体中首次创造了 BEC，而此后不久，沃尔夫冈·凯特勒 (Wolfgang Ketterle) 在钠原子气体中也产生了 BEC，物质的第五种状态——玻色-爱因斯坦凝聚态 (BEC) 的理论预测成为现实。三人共同获得了 2001 年诺贝尔物理学奖”发现碱性原子稀薄气体中的玻色-爱因斯坦凝聚态，以及对凝聚态性质的早期基础研究“。
物质第五态科学进展的时间线
| 里程碑 |
| 1924-25 年：理论预测物质的第五种状态。 萨蒂延德拉·纳特·玻色和阿尔伯特·爱因斯坦做出了理论预测，一组冷却到接近绝对零度的玻色子粒子将聚结成一个更大的超实体，具有由量子力学定律决定的共同特性和行为。 |
| 1995 年：发现物质的第五种状态——第一个原子 BEC 被创造出来。 70 年后，埃里克·康奈尔 (Eric Cornell) 和卡尔·威曼 (Carl Wieman) 在铷原子气体中创建了第一个 BEC，此后不久，沃尔夫冈·凯特勒 (Wolfgang Ketterle) 在钠原子气体中产生了 BEC，这使得玻色和爱因斯坦的理论预测成为现实。 |
| 分子 BCE 追求分子BCE需要纳开尔文超低温（10-9 （开尔文） 范围 |
| 2008年： Deborah Jin 和 叶俊 将钾-铷分子气体冷却至约 350 纳开尔文。 |
| 2023年： 伊恩史蒂文生 等 利用激光冷却和磁操控相结合的方式，创造了第一团温度为 300 纳开尔文 (nK) 的超冷钠铯 (Na-Cs) 分子气体。 |
| 2023: 尼科洛·比加利 等 使用微波将钠铯分子的玻色子气体的寿命从几毫秒延长到一秒以上，这是冷却它们的关键第一步。使用寿命更长的样品，他们将温度降至 36 纳开尔文——略低于分子形成 BEC 所需的温度。 |
| 2024年： 尼科洛·比加利 等 在 5 纳开尔文 (nK) 的超低温下产生分子玻色子 (NaCs 分子) 的 BEC |
自 1995 年发现以来，世界各地以及国际空间站 (ISS) 的实验室都会定期使用不同类型的原子制造原子 BEC。
分子 玻色-爱因斯坦冷凝物（BEC）
原子是简单的圆形实体，没有极性相互作用。因此，研究人员一直想从分子中创建玻色-爱因斯坦凝聚体 (BEC)。但是，由于缺乏将分子冷却到形成分子 BEC 所需的几纳开尔文 (nK) 的技术，即使是由两个不同元素的原子组成的简单分子也无法创建 BEC。
哥伦比亚大学威尔实验室的研究人员一直致力于开发超冷技术。2008 年，他们能够将钾铷分子气体冷却至约 350 纳开尔文。它有助于进行量子模拟以及研究分子碰撞和量子化学，但无法跨越 BEC 阈值。去年，即 2023 年，他们使用微波延长了钠铯分子玻色子气体的寿命，并能够实现 36 纳开尔文的较低温度，这更接近 BEC 阈值。
在最近发表的一份报告中，哥伦比亚大学 Will Lab 团队报告称，他们成功跨越了 BEC 阈值，并在 5 纳开尔文（= 5 X 10-9 分子量子凝聚态稳定，寿命约为2秒，结束了数十年来对分子BEC的追求，这是一个了不起的成就，也是科学的里程碑。
分子玻色-爱因斯坦凝聚态 (BES) 的创造将对基础量子物理、量子模拟、超流体和超导性的研究以及新型量子计算机等新技术的创新具有长期意义。
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参考文献：
- Bigagli, N.、Yuan, W.、Zhang, S. 等人。偶极分子 Bose–Einstein 凝聚态的观察。《自然》（2024 年）。03 年 2024 月 XNUMX 日。DOI： https://doi.org/10.1038/s41586-024-07492-z arXiv 上的预印本 https://arxiv.org/pdf/2312.10965
- 哥伦比亚大学 2024。研究新闻——纽约最冷的实验室推出新的量子产品。发布于 03 年 2024 月 XNUMX 日。可在以下网址获取 https://news.columbia.edu/news/coldest-lab-new-york-has-new-quantum-offering
- 瑞典皇家科学院。2001 年诺贝尔物理学奖的高级信息——碱性气体中的 Bose-Einstein 凝聚态。可访问 https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/advanced-physicsprize2001-1.pdf
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 of NaCs molecules at a ultracold temperature of 5 nanoKelvin (= 5 X 10-9 Kelvin). The molecular quantum condensate was stable with a lifespan of about 2 seconds. This ends several decades long pursuit of molecular BEC. This is a remarkable achievement and a milestone in science.){kind=link}