冰块融化来冷却热咖啡，这是全世界熟悉的方法，铭记在热动力学定律里，所有的东西不去动它的话倾向于达到相同的温度，称为热平衡(thermodynamic equilibrium)。
但是当我们考虑到个别原子时，事情不是这么直截了当地。加州大学洛杉矶分校研究人员研究缓冲气体冷却(buffer gas cooling)过程，一项技术藉由将它们浸没在冰冷的原子云来冷却离子，在传统状况里，冰冷的原子应该会从离子偷一些能量，然后你应该会得到较冷的离子。
然而，事情并非永远都是这样的。发表于自然通讯期刊(Nature Communications)的一篇论文，研究小组发现这些离子的最后温度是取决于最初温度，但也取决于离子的数量。
共同作者Eric Hudson教授在一份声明中说：“这个来自熟悉的热动力学定律的明显背离，是类似于我们的热苹果派，不是一如期待的冷却，就是自发性地爆发出火焰，端赖它被放在窗户时的确切温度。”
在这项特别研究，藉由浸泡在一个3百万颗雷射冷却的钙原子云，研究小组试着冷却多达10颗钡离子(barium ion)。一旦这个钙云被移开，这些离子应该已经冷却下来，但有时候并没有。
这项技术在许多方面是一个微型化的冰箱，有一个冷却剂(冰冷的原子)把热从物体中取走。不幸的是，在那样的规模，有非平衡的活动在运行。缓冲气体冷却一定是比之前的想法更微妙，整个系统的复杂性需要被考虑。
在Hudson实验室工作的首席作者Steven Schowalter补充：“我们的研究结果证明，你不能只是丢任何缓冲气体到装置里，不管它有多冷，而是要期待它运作得像是一个有效的冷却剂。”
这项发现很明显地没有违反热动力学定律。但当我们移到微观世界里，它显示出即使是完美成熟的技术，也会变得有点稀奇古怪。当缓冲气体冷却被用到许多不同的应用，从法医检验到反物质产生，了解全貌是很重要的。
来源：IFLScience
