Абсолютний нуль температури. Що ж це таке?

У квантовій механіці абсолютний нуль представляє найнижчу внутрішню енергію яке може мати матерія.

Абсолютний нуль і температура

Ми всі використовуємо поняття температури для опису того, наскільки гарячий або холодний який-небудь об'єкт. Температура об'єкта залежить від швидкості коливань його атомів і молекул. Хоча абсолютний нуль температури представляє їх коливання на найнижчій швидкості, цей рух насправді ніколи не припиняється повністю.


Чи можна досягти абсолютного нуля?

Досягти температури абсолютного нуля наука поки не може. І, швидше за все, це просто неможливо. Тому що вилучення дуже маленьких обсягів енергії потребує все більших і великих її витрат. І витяг енергії з системи до нуля вимагатиме використання її нескінченної кількості. Хоча вчені все одно працюють над вирішенням цього завдання. Найнижчої температури за всю історію сучасної фізики вдалося досягти двом вченим з США. Їхні імена - Ерік Корнелл і Карл Віман. У 1995 році їм вдалося охолодити атом рубідію до температури, яка була вище абсолютного нуля на 1/170 мільярдну частку градуса за Кельвіном.

Негативні температури

Фізики стверджують, що бувають навіть негативні температури по Кельвіну (або Ранкіну). Однак це не означає, що частинки стають холоднішими за абсолютний нуль. Швидше це показник того, що просто зменшилася їх енергія.

Це відбувається з тієї причини, що температура є термодинамічною величиною. Вона пов'язує між собою енергію та ентропію. Коли система наближається до своєї мінімальної енергії, її ентропія починає збільшуватися. Це відбувається тільки за особливих обставин. Наприклад, у квазірівноважних станах. Однак така активність може призвести до виникнення негативної температури. Навіть якщо енергія системи почне збільшуватися.

Це може здатися дивним, але система з негативною температурою може бути більш гарячою, ніж система з позитивною температурою. Так відбувається тому, що розподіл теплової енергії може мати різний напрямок. Зазвичай, у світі з позитивною температурою, тепло тече з більш гарячого місця, такого як нагріта піч, в більш прохолодне місце, таке як кімната. У системі з негативними температурами все буде відбуватися навпаки.

3 січня 2013 року вчені зуміли отримати квантовий газ, що складається з атомів калію, який мав негативну температуру. Ще раніше, в 2011 році, Вольфганг Кеттерле, Патрік Медлі та їхня команда продемонстрували можливість отримання негативної абсолютної температури в магнітній системі.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND