物理學家將原子云操控到絕對零度以上溫度，或產生未知的量子物質。
物理學家將一團原子操控到比絕對零度更高的溫度，並將它們置於一種幾何結構中，可能產生一種未知的物質形態。
劍橋大學的Luca Donini及其同事通過精確操控原子的能級和量子態，使成千上萬的鉀原子進入這種看似矛盾的狀態。他說：「量子力學允許你做到這一點，而經典熱力學則不可能。」
通常，如果一群原子快速移動，具有大量動能，溫度就會很高。相反，緩慢移動的原子動能小，溫度就低。當所有原子完全靜止時，科學家用來測量溫度的開爾文溫標達到絕對零度，這是可能的最低值。
但物理學家對溫度也有更精確的定義，這反映了能量在原子間的分布，與系統的熵(即無序程度)有關。
對於具有正絕對溫度的原子群，只有少數原子具有大量能量，而大多數原子能量較低。在絕對零度，所有原子都具有相同的最低能量。但在負絕對溫度下，能量分布翻轉，高能量原子占多數，而低能量原子成為少數。
這導致了負絕對溫度的一個最大奇異性——它們在技術上比所有正溫度更熱。這是因為負絕對溫度物體總是具有更多的能量，因此將其與正溫度物體放在一起，熱量會像從溫暖的房間流向冷水杯一樣流入後者。
Donini和他的同事通過將鉀原子放入真空室，並用雷射和磁場將它們冷卻到接近絕對零度的方法實現了這種異常溫度。這使他們能夠控制原子的量子態和能量，最終將其誘導到負絕對溫度。他們在6月5日於德克薩斯州沃斯堡舉行的美國物理學會原子、分子和光物理學分會年會上展示了這項工作。
這種實驗首次於2013年進行，但現在研究人員進行了更高級版本，使他們能夠將負溫度原子排列成一種被稱為Kagome晶格的六邊形和三角形圖案。
（示意圖）
在這種排列中，原子可以被推入一種量子態，其中它們的所有能量都來自與其他原子的相互作用，但它們沒有動能。劍橋大學的團隊成員Ulrich Schneider表示，物理學家不確定這些特性會產生什麼樣的物質，他們現在面臨著確定這種新量子物質特性的挑戰。
Schneider說：「我們進入了未知領域，我們正在進行測量，但解釋它們並理解它們的意義並不容易。」
德國科隆大學的Achim Rosch表示，由於這種排列中特定的能量和複雜的幾何結構，Kagome晶格中的粒子往往會出現奇特而豐富的量子行為。例如，一些理論家預測，原子可能會形成一種無粘滯流體，這在原子沒有任何動能且應該無法移動的情況下似乎是矛盾的。「在這種情況下，可能會發生很多事情，」Rosch說。
