在地球上，一台將電子碰撞在一起的粒子加速器，達到了比外層空間更低的溫度。

利用美國能源部 SLAC 國家加速器實驗室的X射線自由電子激光器，科學家們(men) 將液氦冷卻到零下456華氏度（零下271攝氏度），或2開爾文。這是直線加速器相幹光源 (LCLS) 升級項目的一部分，稱為(wei) LCLS II。

這個(ge) 溫度隻比絕對零度高 2 開爾文，絕對零度是所有粒子停止運動的最低溫度。

營造這種寒冷的環境對加速器至關(guan) 重要，因為(wei) 在如此低的溫度下，機器會(hui) 變得超導，這意味著它可以在幾乎零能量損失的情況下推動電子通過。

實際上，即使是太空中的空白區域也沒有這麽(me) 冷，因為(wei) 它們(men) 仍然充滿了宇宙微波背景輻射，這是大爆炸後不久的殘留物，溫度統一為(wei) ：零下454華氏度，即 3 開爾文。

SLAC加速器理事會(hui) 主任安德魯·伯裏爾（Andrew Burrill）表示：“LCLS-II X射線自由電子激光器的下一代超導加速器的工作溫度已經達到絕對零度以上2攝氏度。LCLS-II 現在已經準備好開始以每秒100萬(wan) 次脈衝(chong) 的速度加速電子，這將是一項世界紀錄。”

安德魯·伯裏爾補充道：“這比它的前身 LCLS 每秒脈衝(chong) 多4個(ge) 數量級，這意味著，在短短幾個(ge) 小時內(nei) ，我們(men) 將向用戶發送比 LCLS 過去10年所做的更多的X射線。”

這是 LCLS-II 需要完成的最後一個(ge) 裏程碑之一，然後，它才能繼續產(chan) 生平均比其前身創造的 X射線脈衝(chong) 亮 10000 倍的 X射線脈衝(chong) 。

這一切將有助於(yu) 研究人員以前所未有的細節探測複雜材料。高強度、高頻激光脈衝(chong) 使研究人員能夠以前所未有的清晰度，觀察材料中的電子和原子是如何相互作用的。

這將有助於(yu) 許多應用，從(cong) 幫助揭示“自然和人造分子係統如何將陽光轉化為(wei) 燃料，從(cong) 而如何控製這些過程，到了解將使量子計算成為(wei) 可能的材料的基本性質”。

事實上，在加速器內(nei) 創造如此寒冷的環境需要一些複雜的工作。例如，為(wei) 了防止氦氣沸騰，該團隊需要超低壓力。

SLAC 低溫部門主任埃裏克·福夫（Eric Fauve）解釋道：“在海平麵上，純水的沸點為(wei) 212華氏度（100攝氏度），但這種沸點會(hui) 隨壓力而變化。例如，在高壓鍋中，壓力較高，水在250華氏度（121攝氏度）沸騰，而在海拔高度則相反，那裏的壓力較低，水在較低的溫度沸騰。”

埃裏克·福夫補充道：“氦氣也是如此。然而，在標準大氣壓下，氦會(hui) 在4.2開爾文沸騰。如果氣壓下降，溫度就會(hui) 下降。要將溫度降低到 2.0 開爾文，我們(men) 需要的壓力僅(jin) 為(wei) 大氣壓的 1/30。”

為(wei) 了達到這樣的低壓，該團隊使用了五個(ge) 低溫離心壓縮機，它們(men) 壓縮氦氣使其冷卻，然後讓它在一個(ge) 腔室中膨脹以降低壓力，使其成為(wei) 地球上少數幾個(ge) 可以大規模生產(chan) 2.0開爾文氦的地方之一。

每台低溫離心壓縮機都是一台配備了轉子/葉輪的離心機，與(yu) 發動機渦輪壓縮機的轉子/葉輪類似。當旋轉時，葉輪加速氦氣分子，在輪子中心產(chan) 生真空，分子被吸入，在輪子外圍產(chan) 生壓力，分子被噴射出來。壓縮迫使氦氣呈現液態，但氦逃逸到這個(ge) 真空中，在那裏它迅速膨脹，同時冷卻。

除了它的終極應用之外，LCLS-II 產(chan) 生的超冷氦氣本身就是一個(ge) 科學奇觀。

在2.0開爾文時，氦會(hui) 變成超流體(ti) ，稱為(wei) 氦II，具有非凡的特性。例如，它的導熱效率是銅的數百倍，而且它的粘度（或流動阻力）很非常低，低到無法測量。

對於(yu) LCLS-II來說，2 開爾文已經是預計的最低溫度了。

SLAC加速器理事會(hui) 主任安德魯·伯裏爾表示：“雖然，通過非常專(zhuan) 門的冷卻係統可以實現更低的溫度，這種係統可以達到絕對零度以上幾分之一的溫度，但在這種溫度下，所有運動都停止了。但這種特殊的激光沒有能力達到這些極端情況。”