玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是一种奇异的物态。现在，这种独特的物质量子态变得更加奇异，也更加有用了：在一项新发表于《自然》杂志的研究中，一组研究人员将钠-铯分子（NaCs）冷却到仅比绝对零度高几纳开尔文（1nK = 1×10??K）的水平，成功地利用这些分子创造出了一种更加复杂的BEC。对BEC的探索可以追溯到一个世纪前。
当时，物理学家玻色（Satyendra Nath Bose）和爱因斯坦（Albert Einstein）在1924年和1925年发表的一系列论文中预测，一组冷却到接近静止状态的粒子会结合成一个更大的超级实体，这种超级实体会具有量子力学所支配的一些奇异的属性和行为。如果BEC能够被创造出来，就将为研究人员探索量子力学提供一个比单个原子或分子更容易处理的平台。
然而，相较而言，原子BEC是相对容易实现的。因为原子是圆形物体，通常不具有可能由极性产生的相互作用。因此，自从第一例原子BEC被发现以来，科学家就渴望能够利用分子制造出更复杂的BEC。然而，即使是由两个不同元素的原子结合而成的简单双原子分子，也很难冷却到仅比绝对零度高几纳开尔文的温度，而这样的低温对于形成BEC是必需的。
在新的研究中，研究人员使用激光冷却和磁操作相结合的方法，创造出了钠-铯分子超冷气体。和水分一样，这些钠-铯分子是极性的，也就是说它们同时携带正电荷和负电荷。电荷的不均衡分布，赋予了它们更加复杂的远程相互作用，这正是许多物理学家感兴趣的部分。为了进一步冷却，他们还在实验中采用了微波。对于微波，大家对它的普遍认知来自于用微波加热食物。但事实上，微波也可以用于冷却。
单个分子之间有发生相互碰撞的倾向，进而形成更大的络合物，然后消失于样品中。微波可以在每个分子周围形成小屏障，防止它们碰撞。这种屏障可以屏蔽分子间的有损碰撞，只有最热的分子可以优先从样本中移除。去年秋天，这项研究的作者团队就曾在《自然·物理》杂志上发表了一篇介绍微波屏蔽法的论文，表示他们离创造出分子BEC仅一步之遥。而在这项研究中，为了使冷却变得更加有效，他们增加了第二个微波场。
第二个微波场除了减少了碰撞，还有助于操纵分子的方向，这又反过来可以控制它们如何相互作用。第二个微波场的加入，最终导致钠-铯终于突破了BEC阈值，它们被冷却到6nK的温度，首次实现了这个期待已久的目标。新研究所涉及的分子BEC可以持续两秒以上，相比于其他只能持续一秒内甚至几毫秒内的超冷实验，这种“惊人”的时长将能使分子BEC真正有助于科学家研究量子物理学中的许多未解之谜。
研究人员希望能利用这种分子BEC探索许多不同的量子现象，比如新型的超流动性，即一种没有任何摩擦的物质流动状态。他们还希望将这些BEC变成模拟器，以重现更复杂材料（如固体晶体）的神秘量子特性。研究人员认为，这项令人兴奋的成就仅仅是个开始：从理解真正的基础物理学到推进强大的量子模拟，这种分子BEC开辟了全新的研究领域，对许多科学领域都将产生重要影响。