Холоднее самой Вселенной в 280 миллиардов раз, китайские ученые добились невозможного на орбите

Китайские физики получили на орбитальной станции «Тяньгун» облако атомов с рекордно низкой эквивалентной температурой 9,7 пикокельвина — примерно в 280 миллиардов раз ниже температуры космического микроволнового фона. Эксперимент с атомами рубидия позволил приблизиться к абсолютному нулю и продемонстрировать новые возможности изучения квантового вещества в невесомости.

Результаты опубликованы в журнале Science, а 10 ноября 2026 года о достижении официально сообщил Шанхайский институт оптики и точной механики Китайской академии наук.

Как на космической станции создали экстремальный холод

Обычное представление о космосе как об абсолютно холодном пространстве не вполне соответствует физической реальности. Вселенная заполнена остаточным излучением Большого взрыва, температура которого составляет приблизительно 2,7 кельвина, или минус 270,45 градуса Цельсия.

Для сравнения, абсолютный нуль соответствует минус 273,15 градуса Цельсия. Ниже этой фундаментальной температурной границы охладить вещество невозможно в рамках привычного определения термодинамической температуры.

Китайские ученые использовали лабораторное оборудование, установленное в модуле «Мэнтянь» станции «Тяньгун». Объектом исследования стали атомы рубидия-87, свойства которых позволяют управлять движением частиц с помощью лазерных и электромагнитных методов.

Сначала атомы охлаждали и удерживали в специальных ловушках, формируя конденсат Бозе — Эйнштейна. Это необычное состояние вещества, при котором квантовые свойства множества частиц начинают проявляться согласованно.

Затем исследователи применили дополнительное охлаждение и изучили расширение освобожденного атомного облака. Измерение скорости движения частиц позволило определить рекордно низкую эквивалентную температуру.

Почему рекорд в 9,7 пикокельвина нельзя понимать буквально

Число 9,7 пикокельвина означает всего 0,0000000000097 кельвина. Однако здесь существует принципиальное уточнение: речь идет об эквивалентной температуре, рассчитанной по энергии расширения атомного облака.

Это не означает, что вся космическая станция охладилась до подобного состояния. Не стали настолько холодными и окружающие приборы, воздух внутри станции или ее внешние конструкции.

Исследователи измеряли чрезвычайно медленное движение атомов и выражали связанную с этим движением энергию через температурную шкалу.

Именно поэтому сравнение с температурой Вселенной корректно прежде всего как сопоставление численных значений в кельвинах. Оно не означает, что ученые создали помещение, физически охлажденное в сотни миллиардов раз сильнее открытого космоса.

Для квантовой физики это различие имеет огромное значение. Чем меньше энергия движения частиц, тем медленнее расплывается атомное облако и тем дольше сохраняется возможность наблюдать его состояние.

Зачем ученым понадобилась невесомость

На Земле эксперименты со сверххолодными атомами осложняются действием гравитации. После освобождения из ловушки частицы начинают падать, что ограничивает время, доступное исследователям для измерений.

На орбите влияние свободного падения относительно лаборатории значительно уменьшается. Благодаря микрогравитации атомное облако можно изучать дольше, не сталкиваясь с теми же ограничениями, что существуют в наземных установках.

В китайском эксперименте исследователям удалось наблюдать расширение облака на протяжении семи секунд. Такая продолжительность измерений стала важной частью достижения.

Сверххолодные атомные системы представляют интерес для высокоточных датчиков, атомной интерферометрии и проверки фундаментальных физических принципов. В перспективе подобные методы могут помочь измерять слабые воздействия на вещество с чувствительностью, недоступной обычным приборам.

Китайский рекорд открыл новые возможности квантовых измерений

Исследования ультрахолодного вещества на орбите проводятся не впервые. Американское космическое агентство NASA эксплуатирует лабораторию Cold Atom Lab на Международной космической станции с 2018 года. Она также предназначена для изучения квантовых газов в условиях микрогравитации.

До китайского эксперимента одним из наиболее впечатляющих результатов считалась эквивалентная температура около 38 пикокельвинов, полученная в ходе эксперимента со свободным падением в Бременской башне в Германии и описанная в 2021 году.

Новое достижение значительно улучшило этот показатель. Но главная ценность рекорда заключается не в самом количестве нулей после запятой.

Эксперимент на «Тяньгуне» показал, что космическая лаборатория может создавать условия для длительного наблюдения квантовых систем с чрезвычайно малой энергией движения. Это расширяет возможности фундаментальных исследований и разработки будущих высокоточных измерительных технологий.

Китайские ученые не отменили физические законы и не преодолели абсолютный нуль. Они получили рекордно низкую эквивалентную температуру атомного облака и сделали еще один шаг к экспериментам, в которых поведение вещества можно изучать с исключительной точностью.