經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，物質(zhì)的形態(tài)包括固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和等離子態(tài)。自1924年以后，“玻色?愛因斯坦凝聚態(tài)”成為傳說中的物質(zhì)第五態(tài)。近日德國美因茨大學(xué)的科學(xué)家們，對物質(zhì)第五態(tài)的研究取得突破性進(jìn)展，首次成功地觀察到“玻色?愛因斯坦冷凝物”中單個原子的空間分布。
　　“玻色?愛因斯坦凝聚”概念最早由印度物理學(xué)家玻色提出，愛因斯坦將其理論用于原子氣體中，進(jìn)而做出預(yù)言：物質(zhì)除四態(tài)外，還存在另外的一種狀態(tài)。當(dāng)溫度足夠低、運動速度足夠慢時，大部分原子會突然跌落到最低的能級上，此時所有的原子“凝聚”到同一狀態(tài)，就像一個“超級原子”一樣，具有完全相同的物理性質(zhì)。
　　然而，實現(xiàn)及研究“玻色?愛因斯坦凝聚”的條件極為苛刻：一方面需要達(dá)到極低的溫度（絕對零度的十億分之幾度），另一方面還需要原子體系處于氣態(tài)。這在當(dāng)時幾乎是自相矛盾的，一直到理論提出71年之后，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和科羅拉多大學(xué)的科學(xué)家才有所發(fā)現(xiàn)，于銣原子蒸氣中第一次直接觀測到了“玻色?愛因斯坦凝聚”。此后三位科學(xué)家因?qū)λ难芯揩@得2001年度的諾貝爾物理學(xué)獎。這是一種相對純粹的“玻色?愛因斯坦冷凝物”，由此科學(xué)界對物質(zhì)第五態(tài)的研究邁出關(guān)鍵性一步。
　　而今美因茨大學(xué)的物理學(xué)家們豎立起一座新的里程碑。研究小組開發(fā)出高分辨率掃描電子顯微鏡，其空間分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往使用的任何方法，能以極細(xì)電子束掃描超冷原子云，使得最微小的結(jié)構(gòu)都清晰可見，因此可用于繪制“玻色?愛因斯坦冷凝物”中的單個原子。同時，研究人員成功使光晶格的結(jié)構(gòu)變得可見，只要將冷原子置于其中，就可藉著調(diào)控光晶格來操控原子間的位置。
　　研究人員表示，這一成果將加深人們對物質(zhì)第五態(tài)的了解，“玻色?愛因斯坦凝聚”對于超新星爆發(fā)、黑洞的模擬也會促進(jìn)天體物理學(xué)的發(fā)展。而在物理學(xué)界，這誠如一面放大鏡，將量子的微觀世界徐徐呈現(xiàn)在人們眼前。