Što je apsolutna 0 temperatura. Apsolutna nula. Temperatura se mjeri na različitim ljestvicama

Apsolutna nula odgovara temperaturi od −273,15 °C.

Smatra se da je apsolutna nula u praksi nedostižna. Njegovo postojanje i položaj na temperaturnoj ljestvici proizlazi iz ekstrapolacije promatranih fizikalnih pojava, a takva ekstrapolacija pokazuje da pri apsolutnoj nuli energija toplinskog gibanja molekula i atoma tvari mora biti jednaka nuli, tj. kaotično gibanje čestica prestaje i one tvore uređenu strukturu, zauzimajući jasan položaj u čvorovima kristalne rešetke. Međutim, zapravo, čak i na apsolutnoj ništici temperature, pravilna kretanja čestica koje čine materiju će ostati. Preostale fluktuacije, kao što su vibracije nulte točke, posljedica su kvantnih svojstava čestica i fizičkog vakuuma koji ih okružuje.

Trenutačno su fizički laboratoriji uspjeli postići temperature koje prelaze apsolutnu nulu za samo nekoliko milijuntih dijelova stupnja; to je nemoguće postići, prema zakonima termodinamike.

Bilješke

Književnost

• G. Burmin. Oluja apsolutne nule. - M .: "Dječja književnost", 1983.

vidi također

Zaklada Wikimedia. 2010. godine.

Pogledajte što je "apsolutna nula" u drugim rječnicima:

Temperature, porijeklo temperature na termodinamičkoj temperaturnoj ljestvici (v. TERMODINAMIČKA TEMPERATURNA SKALA). Apsolutna nula nalazi se 273,16 ° C ispod temperature trojne točke (vidi TROSTRUKA TOČKA) vode, za koju ... ... enciklopedijski rječnik

Temperature, porijeklo temperature na termodinamičkoj temperaturnoj ljestvici. Apsolutna nula nalazi se 273,16°C ispod temperature trojne točke vode (0,01°C). Apsolutna nula je fundamentalno nedostižna, temperature su praktički dostignute, ... ... Moderna enciklopedija

Temperature su ishodište očitanja temperature na termodinamičkoj temperaturnoj skali. Apsolutna nula nalazi se 273,16.C ispod temperature trojne točke vode, za koju je prihvaćena vrijednost od 0,01.C. Apsolutna nula je fundamentalno nedostižna (vidi ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

Temperatura koja izražava odsutnost topline je 218 ° C. Rječnik stranih riječi uključenih u ruski jezik. Pavlenkov F., 1907. apsolutna nulta temperatura (fiz.) – najniža moguća temperatura (273,15°C). Veliki rječnik ..... Rječnik stranih riječi ruskog jezika

apsolutna nula- Ekstremno niska temperatura na kojoj prestaje toplinsko kretanje molekula, u Kelvinovoj skali apsolutna nula (0°K) odgovara -273,16 ± 0,01°C ... Geografski rječnik

Post., broj sinonima: 15 okrugla nula (8) čovječuljak (32) mala pržena ... Rječnik sinonima

APSOLUTNA NULA- najniža temperatura pri kojoj prestaje toplinsko kretanje molekula. Tlak i volumen idealnog plina, prema Boyle Mariotteovom zakonu, postaje jednak nuli, a referentna točka za apsolutnu temperaturu na Kelvinovoj ljestvici uzima se ... ... Ekološki rječnik

apsolutna nula- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija općenito EN zeropoint … Tehnički prevoditeljski priručnik

Referentna točka apsolutne temperature. Odgovara 273,16 ° C. Trenutačno je u fizičkim laboratorijima bilo moguće dobiti temperaturu koja prelazi apsolutnu nulu za samo nekoliko milijuntih dijelova stupnja, ali to postići, prema zakonima ... ... Collier Encyclopedia

apsolutna nula- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Najviša 273,16 °C, 459,69 °F ili 0 K temperatura. atitikmenys: engl.… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

apsolutna nula- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: engl. apsolutna nula rus. apsolutna nula... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Čak i ako niste fizičar, vjerojatno vam je poznat pojam temperature. Ali ako odjednom niste imali sreće, odrasli ste u šumi ili na drugom planetu, evo kratkog pregleda.

Temperatura je mjera količine unutarnje nasumične energije u materijalu. Riječ "unutarnji" vrlo je važna. Baci snježnu grudvu i iako će glavno kretanje biti dosta brzo, snježna gruda će ostati prilično hladna. S druge strane, ako promatrate molekule zraka koje lete po prostoriji, obična molekula kisika prži se brzinom od tisuće kilometara na sat.

Kad su tehnički detalji u pitanju, skloni smo šutjeti, pa samo za stručnjake napominjemo da je temperatura malo kompliciranija nego što smo rekli. Prava definicija temperature je koliko energije trebate potrošiti za svaku jedinicu entropije (poremećaj, ako želite bolju riječ; ). Ali preskočimo suptilnosti i samo se usredotočimo na činjenicu da će se nasumične molekule zraka ili vode u ledu kretati ili vibrirati sve sporije i sporije kako temperatura pada.

Apsolutna nula je -273,15 stupnjeva Celzija, -459,67 Fahrenheita i samo 0 Kelvina. Ovo je točka u kojoj toplinsko gibanje potpuno prestaje.

Prestaje li sve?

U klasičnom razmatranju problematike sve se zaustavlja na apsolutnoj nuli, ali upravo u tom trenutku iza ugla proviruje strašna njuška kvantne mehanike. Jedno od predviđanja kvantne mehanike koje je zarazilo krv je da nikada ne možete sa savršenom sigurnošću izmjeriti točan položaj ili zamah čestice. Ovo je poznato kao heisenbergovo načelo nesigurnosti.

Kad biste mogli ohladiti zatvorenu prostoriju na apsolutnu nulu, dogodile bi se čudne stvari (više o tome za koji trenutak). Tlak zraka bi pao gotovo na nulu, a budući da se tlak zraka inače suprotstavlja gravitaciji, zrak bi se skupio u vrlo tanak sloj na podu.

Ali unatoč tome, ako možete izmjeriti pojedinačne molekule, pronaći ćete nešto zanimljivo: one vibriraju i rotiraju, prilično malo - kvantna nesigurnost na djelu. Da točka na i: ako izmjerite rotaciju molekula ugljičnog dioksida na apsolutnoj nuli, otkrit ćete da atomi kisika kruže oko ugljika brzinom od nekoliko kilometara na sat - mnogo brže nego što ste mislili.

Razgovor dolazi do mrtve točke. Kada govorimo o kvantnom svijetu, kretanje gubi smisao. Na ovoj skali sve je određeno nesigurnošću, tako da nije da čestice miruju, samo nikad nećeš moći mjeri ih ovako kao da su mirne.

Koliko nisko možete pasti?

Prelazak na apsolutnu nulu u suštini nailazi na iste probleme kao i . Potrebna je beskonačna količina energije da se postigne brzina svjetlosti, a postizanje apsolutne nule zahtijeva beskonačnu količinu topline koja se izdvaja. Oba ova procesa su nemoguća, ako ništa drugo.

Unatoč činjenici da još nismo postigli stvarno stanje apsolutne nule, vrlo smo joj blizu (iako je "jako" u ovom slučaju vrlo labav pojam; poput dječje brojalice: dva, tri, četiri, četiri i polovina, četiri na žici, četiri na koncu, pet). Najniža temperatura ikad zabilježena na Zemlji bila je na Antarktici 1983. godine, na -89,15 stupnjeva Celzijusa (184K).

Naravno, želite li se rashladiti poput djeteta, trebate zaroniti u dubine svemira. Cijeli svemir preplavljen je ostacima zračenja Velikog praska, u najpraznijim područjima svemira - 2,73 stupnja Kelvina, što je nešto hladnije od temperature tekućeg helija, koju smo prije jednog stoljeća uspjeli dobiti na Zemlji.

Ali fizičari niske temperature koriste zrake smrzavanja kako bi podigli tehnologiju na potpuno novu razinu. Možda će vas iznenaditi da zamrznute zrake imaju oblik lasera. Ali kako? Laseri moraju gorjeti.

Tako je, ali laseri imaju jednu osobinu - moglo bi se reći čak i ultimatum: sva svjetlost emitira se na istoj frekvenciji. Obični neutralni atomi uopće ne stupaju u interakciju sa svjetlom osim ako frekvencija nije fino podešena. Ako atom leti prema izvoru svjetlosti, svjetlost dobiva Dopplerov pomak i prelazi na višu frekvenciju. Atom apsorbira manje energije fotona nego što bi mogao. Dakle, ako postavite laser niže, atomi koji se brzo kreću apsorbirat će svjetlost, a emitiranje fotona u nasumičnim smjerovima izgubit će u prosjeku malo energije. Ako ponovite postupak, možete ohladiti plin na manje od jednog nanoKelvina, milijarditog dijela stupnja.

Sve postaje ekstremnije. Svjetski rekord za najnižu temperaturu iznosi manje od jedne desetine milijarde stupnjeva iznad apsolutne nule. Uređaji koji to postižu zarobljavaju atome u magnetskim poljima. "Temperatura" ne ovisi toliko o samim atomima, koliko o spinu atomskih jezgri.

Sada, da bismo vratili pravdu, moramo malo sanjati. Kada obično zamišljamo nešto smrznuto na milijardu dijela stupnja, sigurno ćete dobiti sliku čak i molekula zraka koje se smrzavaju na mjestu. Može se čak zamisliti destruktivni apokaliptični uređaj koji zamrzava vrtnje atoma.

U konačnici, ako stvarno želite doživjeti niske temperature, sve što trebate učiniti je pričekati. Nakon otprilike 17 milijardi godina, pozadina zračenja u svemiru ohladit će se na 1K. Za 95 milijardi godina temperatura će biti oko 0,01K. Za 400 milijardi godina duboki svemir bit će hladan kao najhladniji eksperiment na Zemlji, a nakon toga još hladniji. Ako se pitate zašto se svemir tako brzo hladi, recite hvala našim starim prijateljima: entropija i tamna energija. Svemir je u ubrzanom načinu rada, ulazi u razdoblje eksponencijalnog rasta koji će trajati zauvijek. Stvari će se vrlo brzo zamrznuti.

Što je naš posao?

Sve je to, naravno, divno, a lijepo je i obaranje rekorda. Ali koja je svrha? Pa, postoji mnogo dobrih razloga da shvatimo niske temperature, i to ne samo kao pobjednika.

Dobri dečki iz Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju, na primjer, samo bi željeli napraviti cool satove. Vremenski standardi temelje se na stvarima poput frekvencije atoma cezija. Ako se atom cezija previše pomiče, dolazi do nesigurnosti u mjerenjima, što će na kraju uzrokovati kvar na satu.

Ali još važnije, posebno sa znanstvenog gledišta, materijali se ponašaju suludo na ekstremno niskim temperaturama. Na primjer, kao što se laser sastoji od fotona koji su međusobno sinkronizirani – na istoj frekvenciji i fazi – tako se može stvoriti materijal poznat kao Bose-Einsteinov kondenzat. U njemu su svi atomi u istom stanju. Ili zamislite amalgam u kojem svaki atom gubi svoju individualnost i cijela masa reagira kao jedan nulti super-atom.

Na vrlo niskim temperaturama mnogi materijali postaju supertekući, što znači da mogu biti potpuno viskozni, slagati se u ultratanke slojeve, pa čak i prkositi gravitaciji kako bi postigli minimum energije. Na niskim temperaturama mnogi materijali postaju supravodljivi, što znači da nemaju električni otpor. sposobni odgovoriti na vanjska magnetska polja na takav način da ih potpuno ponište unutar metala. Kao rezultat, možete kombinirati hladnu temperaturu i magnet i dobiti nešto poput levitacije.

Zašto postoji apsolutna nula, ali nema apsolutnog maksimuma?

Pogledajmo drugu krajnost. Ako je temperatura samo mjera energije, onda se jednostavno može zamisliti da se atomi sve više približavaju brzini svjetlosti. Ne može tako unedogled, zar ne?

Odgovor je kratak: ne znamo. Posve je moguće da doslovno postoji nešto poput beskonačne temperature, ali ako postoji apsolutna granica, rani svemir pruža neke prilično zanimljive naznake o tome što je to. Najviša temperatura koja je ikad postojala (barem u našem svemiru) vjerojatno se dogodila u takozvanom "Planckovom vremenu". Bio je to trenutak dug 10^-43 sekunde nakon Velikog praska, kada se gravitacija odvojila od kvantne mehanike i fizika je postala točno ono što je sada. Temperatura je u to vrijeme bila oko 10^32 K. To je septilijun puta toplije od unutrašnjosti našeg Sunca.

Opet, nismo uopće sigurni je li ovo najtoplija temperatura ikada. Budući da čak nemamo ni veliki model svemira u Planckovo vrijeme, nismo ni sigurni da je svemir kuhao do tog stanja. U svakom slučaju, mnogo smo puta bliži apsolutnoj nuli nego apsolutnoj toplini.

Temperatura apsolutne nule

Temperatura apsolutne nule(rjeđe temperatura apsolutne nule) je minimalna granica temperature koju fizičko tijelo u svemiru može imati. Apsolutna nula služi kao početna točka za apsolutnu temperaturnu ljestvicu, kao što je Kelvinova ljestvica. Godine 1954. X. Generalna konferencija za utege i mjere uspostavila je termodinamičku temperaturnu ljestvicu s jednom referentnom točkom - trostrukom točkom vode, čija se temperatura uzima na 273,16 K (točno), što odgovara 0,01 °C, tako da na Celzijevoj ljestvici apsolutna nula odgovara temperaturi -273,15°C.

Fenomeni uočeni blizu apsolutne nule

Na temperaturama blizu apsolutne nule mogu se uočiti čisto kvantni učinci na makroskopskoj razini, kao što su:

Bilješke

Književnost

• G. Burmin. Oluja apsolutne nule. - M .: "Dječja književnost", 1983

vidi također

Zaklada Wikimedia. 2010. godine.

• idući
• Kshapanaka

Pogledajte što je "temperatura apsolutne nule" u drugim rječnicima:

APSOLUTNA NULA TEMPERATURA- termodinamička referentna točka. privremeni; nalazi se 273,16 K ispod temperature trojne točke (0,01 °C) vode (273,15 °C ispod nulte temperature na Celzijevoj ljestvici, (vidi TEMPERATURNE SKALE). Postojanje termodinamičke temperaturne ljestvice i A. n. t.… … Fizička enciklopedija

temperatura apsolutne nule- početak očitanja apsolutne temperature na termodinamičkoj temperaturnoj skali. Apsolutna nula je 273,16ºC ispod temperature trojne točke vode, za koju se pretpostavlja da je 0,01ºC. Temperatura apsolutne nule je fundamentalno nedostižna ... ... enciklopedijski rječnik

temperatura apsolutne nule- absoliutusis nulis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau trigubojo vandens taško. Pagal trečiąjį termodinamikos dėsnį, absoliutusis nulis nepasiekiamas. atitikmenys: engl.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Temperatura apsolutne nule- početno očitanje na Kelvinovoj skali, na Celzijevoj skali je negativna temperatura od 273,16 stupnjeva ... Počeci moderne prirodne znanosti

APSOLUTNA NULA- temperatura, referentna točka temperature prema termodinamičkoj temperaturnoj skali. Apsolutna nula nalazi se 273,16°C ispod temperature trojne točke vode (0,01°C). Apsolutna nula je fundamentalno nedostižna, temperature su praktički dostignute, ... ... Moderna enciklopedija

APSOLUTNA NULA- temperaturna referentna temperatura na termodinamičkoj temperaturnoj skali. Apsolutna nula nalazi se 273,16.C ispod temperature trojne točke vode, za koju je prihvaćena vrijednost od 0,01.C. Apsolutna nula je fundamentalno nedostižna (vidi ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

APSOLUTNA NULA- temperatura, koja izražava odsutnost topline, je 218 ° C. Rječnik stranih riječi koje su dio ruskog jezika. Pavlenkov F., 1907. apsolutna nulta temperatura (fiz.) – najniža moguća temperatura (273,15°C). Veliki rječnik ..... Rječnik stranih riječi ruskog jezika

APSOLUTNA NULA- temperatura, temperaturna referentna točka prema termodinamičkoj temperaturnoj skali (vidi TERMODINAMIČKA TEMPERATURNA SKALA). Apsolutna nula nalazi se 273,16 ° C ispod temperature trojne točke (vidi TROSTRUKA TOČKA) vode, za koju ... ... enciklopedijski rječnik

APSOLUTNA NULA- najniža temperatura pri kojoj prestaje toplinsko kretanje molekula. Tlak i volumen idealnog plina, prema Boyle Mariotteovom zakonu, postaje jednak nuli, a referentna točka za apsolutnu temperaturu na Kelvinovoj ljestvici uzima se ... ... Ekološki rječnik

APSOLUTNA NULA- referentna točka apsolutne temperature. Odgovara 273,16 ° C. Trenutačno je u fizičkim laboratorijima bilo moguće dobiti temperaturu koja prelazi apsolutnu nulu za samo nekoliko milijuntih dijelova stupnja, ali to postići, prema zakonima ... ... Collier Encyclopedia

Koji može imati fizičko tijelo u Svemiru. Apsolutna nula služi kao početna točka za apsolutnu temperaturnu ljestvicu, kao što je Kelvinova ljestvica. Godine 1954. X. Generalna konferencija za utege i mjere uspostavila je termodinamičku temperaturnu ljestvicu s jednom referentnom točkom - trostrukom točkom vode, čija se temperatura uzima na 273,16 K (točno), što odgovara 0,01 °C, tako da na Celzijevoj ljestvici apsolutna nula odgovara temperaturi -273,15°C ili -459,67°F (Fahrenheit).

Povijest

Godine 1703. francuski fizičar Guillaume Amontons (fr. Guillaume Amontons) predstavio je zračni termometar, kod kojeg je za nulu skale uzeta temperatura pri kojoj zrak "gubi svu svoju elastičnost". Vrijednost koju je izračunao bila je −239,5 °C.

U kinetičkoj teoriji topline M. V. Lomonosova, toplina se objašnjava "rotacijskim" gibanjem. Prestanak kretanja označava krajnji stupanj hladnoće (prema modernoj terminologiji, apsolutnu nulu).

U djelu "Pirometrija" objavljenom 1779. godine, njemački znanstvenik Lambert (njemački: Johann Heinrich Lambert) specificirao je vrijednost koju je dobio Amonton i dobio -270 °C

Što je apsolutna nula (češće - nula)? Postoji li ova temperatura stvarno bilo gdje u svemiru? Možemo li išta ohladiti do apsolutne nule u stvarnom životu? Ako se pitate je li moguće prebjeći val hladnoće, istražimo najudaljenije granice niske temperature...

Što je apsolutna nula (češće - nula)? Postoji li ova temperatura stvarno bilo gdje u svemiru? Možemo li išta ohladiti do apsolutne nule u stvarnom životu? Ako se pitate je li moguće prebjeći val hladnoće, istražimo najudaljenije granice niske temperature...

Čak i ako niste fizičar, vjerojatno vam je poznat pojam temperature. Temperatura je mjera količine unutarnje nasumične energije u materijalu. Riječ "unutarnji" vrlo je važna. Baci snježnu grudvu i iako će glavno kretanje biti dosta brzo, snježna gruda će ostati prilično hladna. S druge strane, ako promatrate molekule zraka koje lete po prostoriji, obična molekula kisika prži se brzinom od tisuće kilometara na sat.

Kad su tehnički detalji u pitanju, skloni smo šutjeti, pa samo za stručnjake napominjemo da je temperatura malo kompliciranija nego što smo rekli. Prava definicija temperature je koliko energije trebate potrošiti za svaku jedinicu entropije (poremećaj, ako želite bolju riječ). Ali preskočimo suptilnosti i samo se usredotočimo na činjenicu da će se nasumične molekule zraka ili vode u ledu kretati ili vibrirati sve sporije i sporije kako temperatura pada.

Apsolutna nula je -273,15 stupnjeva Celzija, -459,67 Fahrenheita i samo 0 Kelvina. Ovo je točka u kojoj toplinsko gibanje potpuno prestaje.

Prestaje li sve?

U klasičnom razmatranju problematike sve se zaustavlja na apsolutnoj nuli, ali upravo u tom trenutku iza ugla proviruje strašna njuška kvantne mehanike. Jedno od predviđanja kvantne mehanike koje je zaprljalo krv nemalog broja fizičara jest da nikada ne možete sa savršenom sigurnošću izmjeriti točan položaj ili zamah čestice. Ovo je poznato kao Heisenbergov princip nesigurnosti.

Kad biste mogli ohladiti zatvorenu prostoriju na apsolutnu nulu, dogodile bi se čudne stvari (više o tome za koji trenutak). Tlak zraka bi pao gotovo na nulu, a budući da se tlak zraka inače suprotstavlja gravitaciji, zrak bi se skupio u vrlo tanak sloj na podu.

Ali unatoč tome, ako možete izmjeriti pojedinačne molekule, pronaći ćete nešto zanimljivo: one vibriraju i rotiraju, prilično malo - kvantna nesigurnost na djelu. Da točka na i, ako izmjerite rotaciju molekula ugljičnog dioksida na apsolutnoj nuli, otkrit ćete da atomi kisika kruže oko ugljika brzinom od nekoliko kilometara na sat - mnogo brže nego što ste mislili.

Razgovor dolazi do mrtve točke. Kada govorimo o kvantnom svijetu, kretanje gubi smisao. Na tim je skalama sve definirano nesigurnošću, tako da nije da su čestice stacionarne, samo ih nikada ne možete mjeriti kao da miruju.

Koliko nisko možete pasti?

Prelazak na apsolutnu nulu ima u biti iste probleme kao i prelazak na brzinu svjetlosti. Potrebna je beskonačna količina energije da se postigne brzina svjetlosti, a postizanje apsolutne nule zahtijeva beskonačnu količinu topline koja se izdvaja. Oba ova procesa su nemoguća, ako ništa drugo.

Unatoč činjenici da još nismo postigli stvarno stanje apsolutne nule, vrlo smo joj blizu (iako je "jako" u ovom slučaju vrlo labav pojam; poput dječje brojalice: dva, tri, četiri, četiri i polovina, četiri na žici, četiri na koncu, pet). Najniža temperatura ikad zabilježena na Zemlji bila je na Antarktici 1983. godine, na -89,15 stupnjeva Celzijusa (184K).

Naravno, želite li se rashladiti poput djeteta, trebate zaroniti u dubine svemira. Cijeli svemir preplavljen je ostacima zračenja Velikog praska, u najpraznijim područjima svemira - 2,73 stupnja Kelvina, što je nešto hladnije od temperature tekućeg helija, koju smo prije jednog stoljeća uspjeli dobiti na Zemlji.

Ali fizičari niske temperature koriste zrake smrzavanja kako bi podigli tehnologiju na potpuno novu razinu. Možda će vas iznenaditi da zamrznute zrake imaju oblik lasera. Ali kako? Laseri moraju gorjeti.

Tako je, ali laseri imaju jednu osobinu - moglo bi se reći čak i ultimatum: sva svjetlost emitira se na istoj frekvenciji. Obični neutralni atomi uopće ne stupaju u interakciju sa svjetlom osim ako frekvencija nije fino podešena. Ako atom leti prema izvoru svjetlosti, svjetlost dobiva Dopplerov pomak i prelazi na višu frekvenciju. Atom apsorbira manje energije fotona nego što bi mogao. Dakle, ako postavite laser niže, atomi koji se brzo kreću apsorbirat će svjetlost, a emitiranje fotona u nasumičnim smjerovima izgubit će u prosjeku malo energije. Ako ponovite postupak, možete ohladiti plin na manje od jednog nanoKelvina, milijarditog dijela stupnja.

Sve postaje ekstremnije. Svjetski rekord za najnižu temperaturu iznosi manje od jedne desetine milijarde stupnjeva iznad apsolutne nule. Uređaji koji to postižu zarobljavaju atome u magnetskim poljima. "Temperatura" ne ovisi toliko o samim atomima, koliko o spinu atomskih jezgri.

Sada, da bismo vratili pravdu, moramo malo sanjati. Kada obično zamišljamo nešto smrznuto na milijardu dijela stupnja, sigurno ćete dobiti sliku čak i molekula zraka koje se smrzavaju na mjestu. Može se čak zamisliti destruktivni apokaliptični uređaj koji zamrzava vrtnje atoma.

U konačnici, ako stvarno želite doživjeti niske temperature, sve što trebate učiniti je pričekati. Nakon otprilike 17 milijardi godina, pozadina zračenja u svemiru ohladit će se na 1K. Za 95 milijardi godina temperatura će biti oko 0,01K. Za 400 milijardi godina duboki svemir bit će hladan kao najhladniji eksperiment na Zemlji, a nakon toga još hladniji.

Ako se pitate zašto se svemir tako brzo hladi, recite hvala našim starim prijateljima: entropiji i tamnoj energiji. Svemir je u ubrzanom načinu rada, ulazi u razdoblje eksponencijalnog rasta koji će trajati zauvijek. Stvari će se vrlo brzo zamrznuti.

Što je naš posao?

Sve je to, naravno, divno, a lijepo je i obaranje rekorda. Ali koja je svrha? Pa, postoji mnogo dobrih razloga da shvatimo niske temperature, i to ne samo kao pobjednika.

Dobri dečki iz Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju, na primjer, samo bi željeli napraviti cool satove. Vremenski standardi temelje se na stvarima poput frekvencije atoma cezija. Ako se atom cezija previše pomiče, dolazi do nesigurnosti u mjerenjima, što će na kraju uzrokovati kvar na satu.

Ali još važnije, posebno sa znanstvenog gledišta, materijali se ponašaju suludo na ekstremno niskim temperaturama. Na primjer, kao što se laser sastoji od fotona koji su međusobno sinkronizirani – na istoj frekvenciji i fazi – tako se može stvoriti materijal poznat kao Bose-Einsteinov kondenzat. U njemu su svi atomi u istom stanju. Ili zamislite amalgam u kojem svaki atom gubi svoju individualnost i cijela masa reagira kao jedan nulti super-atom.

Na vrlo niskim temperaturama mnogi materijali postaju supertekući, što znači da mogu biti potpuno viskozni, slagati se u ultratanke slojeve, pa čak i prkositi gravitaciji kako bi postigli minimum energije. Na niskim temperaturama mnogi materijali postaju supravodljivi, što znači da nemaju električni otpor.

Supervodiči mogu reagirati na vanjska magnetska polja na takav način da ih potpuno ponište unutar metala. Kao rezultat, možete kombinirati hladnu temperaturu i magnet i dobiti nešto poput levitacije.

Zašto postoji apsolutna nula, ali nema apsolutnog maksimuma?

Pogledajmo drugu krajnost. Ako je temperatura samo mjera energije, onda možete samo zamisliti kako se atomi približavaju brzini svjetlosti. Ne može tako unedogled, zar ne?

Odgovor je kratak: ne znamo. Posve je moguće da doslovno postoji nešto poput beskonačne temperature, ali ako postoji apsolutna granica, rani svemir pruža neke prilično zanimljive naznake o tome što je to. Najviša temperatura koja je ikad postojala (barem u našem svemiru) vjerojatno se dogodila u takozvanom "Planckovom vremenu".

Bio je to trenutak dug 10^-43 sekunde nakon Velikog praska, kada se gravitacija odvojila od kvantne mehanike i fizika je postala točno ono što je sada. Temperatura je u to vrijeme bila oko 10^32 K. To je septilijun puta toplije od unutrašnjosti našeg Sunca.

Opet, nismo uopće sigurni je li ovo najtoplija temperatura ikada. Budući da čak nemamo ni veliki model svemira u Planckovo vrijeme, nismo ni sigurni da je svemir kuhao do tog stanja. U svakom slučaju, mnogo smo puta bliži apsolutnoj nuli nego apsolutnoj toplini.