На борту китайской космической станции «Тяньгун» исследователи охладили облако примерно из 20 000 атомов рубидия до эквивалентной температуры 9,7 пикокельвина — 9,7 триллионной доли градуса выше абсолютного нуля. Результат примерно в четыре раза превзошел предыдущий рекорд, установленный в 2021 году.

Эксперимент провели специалисты Пекинского университета, Шанхайского института оптики и точной механики и Китайской академии наук. Исследование опубликовано 5 ноября 2026 года в научном журнале Science.

Абсолютный ноль — это теоретически минимально возможная температура, равная −273,15 градуса Цельсия. По мере приближения к этой границе тепловое движение частиц становится крайне слабым, однако достичь абсолютного нуля полностью невозможно.

Китайские ученые работали с конденсатом Бозе — Эйнштейна. Такое состояние возникает при охлаждении группы атомов до сверхнизкой температуры: множество частиц переходит в одно и то же квантовое состояние и начинает вести себя как единая материя-волна. Благодаря этому физики могут изучать квантовые явления в масштабе, доступном для наблюдения, а не только на уровне отдельных частиц.

Первый конденсат Бозе — Эйнштейна из охлажденных атомов рубидия создали в 1995 году специалисты Национального института стандартов и технологий США и Университета Колорадо. Тогда температура была примерно на 20 миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля.

В 2003 году исследователям Массачусетского технологического института удалось охладить натрий до 450 пикокельвинов. Предыдущий рекорд — 38 пикокельвинов — в 2021 году установили немецкие ученые во время эксперимента в условиях свободного падения, проведенного с использованием экспериментальной башни Бременского университета.

Космическая микрогравитация дает таким исследованиям существенное преимущество. На Земле гравитация заставляет облака сверххолодных атомов опускаться и деформироваться, из-за чего сокращается время наблюдения после их высвобождения из специальных ловушек.

На станции «Тяньгун» ученые использовали лазерные лучи для создания оптической ловушки. В отличие от традиционных магнитных ловушек, она позволяет удерживать частицы без существенного воздействия на их магнитный спин.

Сначала атомы охлаждали с помощью лазеров и испарительного метода. При испарительном охлаждении из системы удаляются наиболее энергичные атомы, благодаря чему снижается средняя энергия оставшихся частиц.

После формирования конденсата атомы переместили в более широкую оптическую ловушку. Затем исследователи постепенно уменьшали ее силу, позволяя облаку контролируемо расширяться. После освобождения атомов их движение отслеживали из двух разных направлений.

Измерения показали, что эквивалентная температура облака составляет от 7 до 12,9 пикокельвина, а средняя оценка — 9,7 пикокельвина. При этом ученые не использовали обычный термометр: значение рассчитали на основе кинетической энергии атомов и скорости расширения облака. Оно характеризует состояние атомов, а не температуру оборудования или космической станции.

Важным результатом стала и продолжительность наблюдения. В условиях микрогравитации атомы могли свободно расширяться в течение семи секунд. Во время эксперимента 2021 года ученым были доступны примерно две секунды. Более длительное наблюдение позволяет точнее изучать поведение квантовой материи.

Одним из возможных направлений применения таких исследований являются атомные интерферометры. Эти устройства используют материю-волну атомов: разделяют ее компоненты, а затем снова объединяют, чтобы зафиксировать чрезвычайно малые различия в движении и воздействии гравитации.

Технология также может помочь проверить принцип эквивалентности, согласно которому разные тела падают одинаково под действием гравитации независимо от их массы и состава. Этот принцип является одним из основополагающих положений общей теории относительности Альберта Эйнштейна.

Еще одна потенциальная область применения — квантовые симуляторы. С помощью точно контролируемых лазерных полей ученые смогут исследовать необычные состояния материи и взаимодействия между множеством квантовых частиц.

Достигнутый результат не означает, что абсолютный ноль стал практически ближе. Однако он показывает, что космические лаборатории способны создавать условия для изучения материи, которые трудно воспроизвести на Земле.