中国科学家在中国空间站把铷原子云冷到9.7皮开尔文，选的是一条与国际同行完全不同的技术路线。国际上，超冷原子在轨实验的主流方案是“磁阱”——用原子芯片形成微磁阱“囚禁”原子云，以射频蒸发冷却降温，最后用脉冲冲击深度冷却。国际空间站上的冷原子实验室（CAL）走的就是这条路，2022年将铷原子云等效温度降至52皮开尔文。

中国团队选了“全光阱”——降低光强做蒸发冷却，再以非绝热扩散深度冷却。为什么这么设计？论文共同通讯作者、北京大学教授陈徐宗解释，在地面上进行原子冷却时，原子云被束缚在磁场或光场形成的偶极阱中，重力会把原子从容器底部拉出；而蒸发冷却需要降低阱高，重力让这种降低受到限制。在空间站微重力下，阱高可以降得很低，理论上保证了原子进入皮开尔文温度区域。“我们在国际上提出两级冷却的方案，蒸发冷却加非绝热扩散冷却，最终得到了10皮开尔文的最低温度。”

但是，这条路难度更大。微重力下光阱蒸发冷却效率会降低，此前国际上没有通过这一过程在轨制备凝聚体的先例。针对这一难题，团队提出“梯度力辅助”新方案，实现了高效蒸发冷却，获得高纯度凝聚体。极低温原子实验对振动等微小扰动尤为敏感，而在轨条件又限制了反复调整；团队通过光学、电学系统的精密设计与制造，保障了实验所需的稳定性与调控精度。

论文共同第一作者、上海光机所研究员李唐说，工程上的挑战在于，要在航天级严苛要求下把原子物理、激光技术、精密光学、超高真空、自动控制、航天工程等多领域尖端技术集中实现；如此复杂精密的仪器还须满足高集成、低功耗、高可靠性要求，并通过航天级试验，才能发射到空间站。