摘要
对超冷原子系综的几何、拓扑、维数和相互作用的探索推动了对量子系统理解的重大飞跃1，2，3.，4，5，6．原子在椭球面上进化的系统代表了迄今尚未探索的几何和拓扑结构。实现超冷气泡(可能是玻色-爱因斯坦凝聚)涉及的领域包括受封闭表面拓扑约束的量化涡流、集体模式和通过气泡膨胀的自干涉7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17．大型超冷气泡是由较小的冷凝物膨胀而产生的，直接与哈勃模拟膨胀物理学联系在一起18，19，20.．在这里，我们报告来自美国宇航局冷原子实验室的观测结果21国际空间站上的超冷原子气泡的设备，使用射频修整协议。我们观察了不同大小和初始温度的气泡配置，并探索了气泡热力学，证明了与膨胀相关的大量冷却。我们用推测的几微米厚度的超冷薄膜实现了气泡陷阱的部分覆盖，并且我们观察到壳结构投射到自由演变的谐波约束的动力学。这是首次在太空中对超冷原子进行测量，利用永久自由落体来探索在地球上难以创建的量子系统。这项工作预示着未来的研究(在轨道微重力下)玻色-爱因斯坦凝聚气泡，它的激发特性和拓扑在其演化中的作用。
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确认
我们感谢NASA/JPL冷原子实验室团队的支持。冷原子实验室由喷气推进实验室设计、管理和运营，由位于华盛顿的NASA科学任务理事会生物和物理科学部以及位于休斯顿的NASA约翰逊航天中心的国际空间站项目赞助。我们也感谢B. Garraway和E. Bentine的意见。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
R.A.C.设计实验，指导数据收集，编写分析软件。d.c.a构思研究，设计实验，指导数据收集，操作CAL仪器，提供科学指导并准备手稿。B.R.进行了模型计算，准备了手稿并提供了理论支持。S.V.和C.L.构想了本研究，指导了模型计算，提供了科学指导和理论支持。J.D.M.准备了手稿并编写了分析软件。E.R.E.、J.R.W.和R.J.T.操作CAL仪器并指导数据收集;R.J.T.和J.R.W.还作为加州大学的项目科学家提供指导。nl构思了这项研究，设计了实验，指导了数据收集，进行了数据分析并准备了手稿。所有作者阅读、编辑并批准最终手稿。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
同行评审
同行评审信息
自然感谢钱德拉·拉曼(Chandra Raman)和其他匿名审稿人对这项工作的同行评议所做的贡献。
额外的信息
出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1测温拟合结果。
云大小与飞行时间的关系适合于由射频蒸发设定的初始温度，频率值由一个， 5.1 MHz，b， 5.0 MHz，c、4.93 MHz和d， 4.855 MHz，对应图中的温度数据。3模拟．误差条表示标准误差。
扩展数据图3斜坡时间变化的影响。
一个，斜坡时间变化为100-400 ms，从初始频率2.05 MHz + Δ向上延伸200 kHz的1000点频率斜坡，对应斜坡速度变化0.5-2.0 kHz/ms。误差条(可见的地方)表示标准误差。b， Δ = +30 kHz云的吸收成像，与显著的斜坡时间相关(与上面的红点相关)。对于这个数据集，初始云温度设置略低Tc，与图中使用的相似。3 d．
扩展数据图4粒度变化的影响。
一个，修整斜面的晶粒化是变化的，所得到的修整样品温度是频率步长的函数。误差条(可见的地方)表示标准误差。所有修整斜坡从初始频率1.65 MHz + Δ向上延伸600 kHz，超过400 ms(斜坡速度1.5 kHz/ms)，因此步长从300-1200 Hz不等。对于这个数据集，初始云温度设置明显高于Tc，与图中使用的相似。3 b．b，打扮(Δ = +550 kHz，即2.2-2.8 MHz的斜坡)云在短(2.6 ms) TOF与每个射频频率阶跃纹化相关;注意与500点颗粒化相关的定性差异。
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卡洛，R.A，艾弗琳，华盛顿，莱诺，B。et al。轨道微重力下超冷原子泡的观测。自然606， 281-286(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-04639-8
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-022-04639-8
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npj微重力(2022)
皮开尔文能量尺度的太空量子气体实验室
自然通讯(2022)
