中国空间站梦天实验舱发射现场（图源：新华社）

我国梦天实验舱中的超冷原子柜

此外，微重力环境下还可以实现超大尺寸的BEC，从而更精确地控制和观测宏观相干物质波。具有极低温度与超大尺寸的BEC不仅在更为宏观的空间范围内展示物质波的波包塌缩等量子特性，而且极大地抑制了原子系综的有限温度效应，为研究纯净的量子相变过程提供了可能。同时，由于在大尺寸BEC中超弱长程效应变得尤为重要，因此有可能观察到全新的低能量子相变。

具有这些特性的原子气体提供了一个独特窗口和全新视角来直接观察其独特的原子行为，以地面上不可能的方式进入量子力学的奇异世界，超越地面的限制而获得重大的基础科学突破，理解物理本质，为基本物理定律提供更高精度的检验。科学家能够开展超越地面的量子模拟和物理定律精密验证的科学实验，这对于解决量子力学领域的争议问题、发现新的物质形态和探测超轻暗物质等都具有重要意义。

超冷原子物理实验柜突破了全光纤激光链路、高精度激光稳定、大电流磁阱控制、超高真空长时间断电保持、高精密光机、高精度振动隔离等一系列关键技术，将地面上庞大复杂的冷原子实验室集成为符合载人航天标准的、可在轨自动运行的、高可靠空间冷原子实验平台，为我国的空间原子物理基础研究和量子技术应用奠定基础。

空间超冷原子物理实验平台项目由北京大学担任“科学总体”单位，联合中国科学院多个研究所共同实施推进。本项目旨在利用载人空间站提供的舱内空间环境条件，以及航天员在轨操作维护能力，基于外部机、电、热、信息、测控等资源约束，研制超冷原子物理实验柜，支持空间超冷原子物理研究。在我国空间站内建立超冷原子物理实验平台，建成能够提供超低温、大尺度、高质量、适合长时间精密测量的玻色-爱因斯坦凝聚态开放实验系统，开展前沿的基础物理研究，能够推动量子物理与精密测量物理的发展和新型量子器件的开发，实现冷原子物理技术的应用。

北京大学和中科院上海光机所科学实验团队在正样和初样机调试时合影（摄影：史晨）

作为超冷原子柜的科学牵头单位，北京大学在玻色-爱因斯坦凝聚研究方面有着长期的积累，早在2011年，北大就开始申请中国载人航天项目，空间超冷原子物理实验平台项目经过几轮挑选终于被选入。2015年，北大与中科院上海光机所合作研制超冷原子柜，北大负责研制地面原理样机，并给出正样机设计的关键指标，参与各阶段的调试，提出在空间如何将玻色-爱因斯坦凝聚的温度和等效温度降到比地面低2至3个数量级的实验方案以及第一个量子模拟科学实验的方案，并进行地面验证。

超冷原子柜

这是具有里程碑意义的一次飞跃。北京大学作为科学总体单位合作研制的超冷原子柜从申请、关键技术攻关到正样机研制，历时12年终于随梦天舱进入轨道，与核心舱对接。未来，超冷原子物理实验柜将作为空间站微重力环境下的开放实验平台，助力基础物理研究的新突破。