在常识里，零下两百多摄氏度已是极寒的极限，可在物理学家眼中，这只是通往绝对零度的起点。
绝对零度是热力学的温度下限，对应零下273.15摄氏度，此时微观原子的热运动几乎完全停滞，量子世界的奇异规律会完整显现。
半个世纪以来，人类不断刷新人造低温纪录，但地面上总有一道无形的壁垒——重力，它始终阻挡我们继续降温的脚步。
在地面环境中，科学家需要用磁场或激光构筑无形的陷阱困住原子，可重力会持续拽着原子向陷阱坠落。
为了托住原子，陷阱就必须做得足够深、约束足够强，这份额外的束缚会给原子带入多余能量，让温度无法继续下降，即便用磁悬浮技术抵消重力，也会残留额外的约束曲率，还会强行锁死原子的内部自旋状态，很多量子实验根本无法开展。
为了甩掉重力的包袱，研究者曾尝试过落塔自由下落、飞机抛物线飞行、探空火箭等多种方案，但这些平台只能提供几秒到几分钟的短暂微重力，实验刚进入状态就被迫终止。
国际空间站的冷原子实验室实现了长期在轨运行，可它采用磁阱技术路线，同样限制了实验灵活性，最终达到的等效温度为52皮开尔文，自由观测时长仅有1秒。
落塔实验虽然曾做到38皮开尔文的等效温度，但微重力只能维持2秒，无法开展长时程测量。
我国天宫空间站梦天舱搭载的冷原子物理实验柜，选择了一条全新的技术路径：依靠全光学激光陷阱制备超冷原子团。
这是人类首次在太空微重力环境下，用光偶极阱成功制备出玻色-爱因斯坦凝聚态，还把三维等效温度降到了10皮开尔文以下，相关成果于2026年11月5日发表在《科学》杂志上。
整个冷却过程分为两个阶段。
第一阶段先把约200万个铷原子装入束腰更细的小光阱，通过蒸发冷却逐步降温——原理和热水散热类似：慢慢降低激光功率，抬高陷阱的门槛，让运动最快、能量最高的原子先逃逸出去，剩下的原子通过碰撞重新分配能量，整体温度持续降低。
但失重环境也带来了新的问题：没有重力向下拉扯，高能原子不容易跑出陷阱，蒸发效率比地面低很多，最终形成的凝聚态原子占比也偏低。
研究团队设计了巧妙的补救方案：施加一道微弱的磁场梯度，选择性加速对磁场敏感的原子态蒸发，再通过原子间碰撞，给不敏感的原子同步降温。
调整之后，凝聚态原子的占比从65%提升到了89%，追平了地面实验的水平，还得到了几乎纯净的抗磁扰原子态，为后续精密测量打下了理想基础，最终得到2.3万个原子的高质量凝聚体。
完成第一阶段凝聚后，实验进入第二步深度冷却。
原子团被转移到束腰宽得多的大光阱中，研究团队缓慢降低激光功率，让陷阱的束缚力平缓减弱，原子团随之均匀舒展。
这个过程被称为准绝热膨胀：速度太快会给原子注入额外能量，速度太慢则会让环境噪声累积加热。
经过反复调试，团队找到了1.175秒的最优时长，最大程度压低了原子散开的动能。
最终测得的等效温度低至9.7皮开尔文，误差范围在7.0到12.9皮开尔文之间，同时刷新了落塔与在轨实验的低温纪录。
这里的等效温度，描述的是原子团自由扩散的平均动能：温度越低，原子向外散开的速度越慢。
更令人惊喜的是，原子团经过整整7秒的自由膨胀后，依然可以被清晰观测到，观测时长是此前落塔实验的3.5倍，更是国际空间站磁阱实验的7倍。
这绝不只是一个数字纪录。
对原子干涉仪这类精密测量装置来说，测量灵敏度和自由演化时间的平方成正比，更长的观测窗口意味着精度可以实现量级提升。
未来基于这套全光平台，有望搭建出高性能的太空原子干涉仪，对等效原理这类物理学基础假设开展更高精度的检验，甚至为引力波探测、暗能量搜寻提供全新的观测手段。
同时，这套光学平台还可以灵活配置光晶格等多种势场，在微重力的纯净环境中模拟各类奇异量子物态——比如一维体系的特殊量子液体、无序势场中的玻色玻璃与分形莫特相等，帮助研究者探索地面重力环境下无法观测的低温物理现象。
从地面到太空，人类追逐极低温的本质，是在追逐更纯净的量子环境、更精密的测量能力。
这次9.7皮开尔文的突破，不仅刷新了人造低温的纪录，更搭建起了一个通用灵活的太空量子实验平台。
这团悬浮在天宫舱内的超冷原子云，未来或许会帮我们撬开更多微观世界的隐秘规律。
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