Zdjęcie: James Glover
Fizycy nie używają uniwersalnego języka swobodnie, więc ponieważ lord Kelvin nazwał podstawową miarę swojej skali temperatury „zerowym absolutem”, powinien to być znak, że istnieje powód, dla którego „absolutny” charakter tego pomiaru należy traktować poważnie .
W przeciwieństwie do skali Celsjusza, gdzie 0 stopni oznacza punkt zamarzania świeżej wody, lub skali Fahrenheita, gdzie 0 jest stabilną temperaturą mieszanki wody, lodu, chlorku amonu i soli morskiej, 0 kelwinów - zero absolutne - jest teoretycznie, najzimniejsza rzecz, jaką można sobie wyobrazić. Jest to temperatura, gdy cały ruch dochodzi do pełzania, kiedy cząsteczki przestają drżeć, a atomy przestają się poruszać.
W Nature Zeeya Merali donosi o pracy Stefana Brauna i współpracowników, grupy fizyków, którym udało się obalić absolutyzm Kelvina poprzez stworzenie „gazu atomowego o temperaturze poniżej zera absolutnej zero”.
Dzięki skomplikowanemu podejściu - wykorzystując lasery i szybko odwracające się pola magnetyczne - naukowcy wymyślili, jak popychać atomy, aby chwilowo przyjmowały energie poniżej zera absolutnego. Naukowcy manipulowali chmurą atomów potasu uwięzioną przez lasery, mówi Merali:
W temperaturach dodatnich atomy odpychają się, dzięki czemu konfiguracja jest stabilna. Zespół szybko dostosował pola magnetyczne, powodując, że atomy przyciągają się, a nie odpychają. „To nagle przesuwa atomy z ich najbardziej stabilnego stanu o najniższej energii do najwyższego możliwego stanu energii, zanim będą mogły zareagować”, mówi Schneider. „To jak spacer doliną, a potem natychmiastowe odnalezienie się na szczycie góry.”
W temperaturach dodatnich takie odwrócenie byłoby niestabilne, a atomy zapadłyby się do wewnątrz. Zespół dostosował jednak również pole laserowe pułapkowania, aby atomy bardziej energetycznie sprzyjały utrzymywaniu się na swoich pozycjach. Ten wynik, opisany dzisiaj w Science, oznacza przejście gazu od nieco powyżej zera absolutnego do kilku miliardowych części Kelvina poniżej zera absolutnego.
Naukowcy wyobrażają sobie, że gdyby nowe materiały można było jakoś wytworzyć z atomów poniżej zera, prawdopodobnie działałyby w jakiś dziwny sposób.
Na przykład Rosch i jego koledzy obliczyli, że podczas gdy chmury atomów byłyby zwykle przyciągane w dół przez grawitację, jeśli część chmury ma ujemną temperaturę bezwzględną, niektóre atomy poruszają się w górę, najwyraźniej przeciwstawiając się grawitacji.
Wydaje się, że nawet w fizyce niektóre zasady są łamane.
Więcej z Smithsonian.com:
Najzimniejsze miejsce we wszechświecie
Zero absolutne
