Mutlak sıfır sıcaklığa ulaşıldığında ne olur?

Japonya’daki Kyoto Üniversitesi’nden ve Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Rice Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı, laboratuvarda şimdiye kadar elde edilen en düşük sıcaklığı elde etmeyi başardı, onunla hala sıcak olan derin uzaydan 3 milyar kat daha soğuk. parlaklık 4,2 kelvin olan büyük patlamanın Bunu başarmak için, SU(6) maddesi gibi davranan, SU’nun simetriyi tanımlamanın matematiksel bir yolu olan özel birim grubunu temsil ettiği ve N=6’nın olası spin durumlarını gösterdiği, Ytterbium çekirdeğinin Fermi gazını soğutdular. lazer soğutma kullanarak modeldeki parçacıklar.

Bu dönüm noktası, hayal edilemez özelliklere sahip yeni malzemeler geliştirmeye ve termodinamik yasalarıyla açıklanamayan fiziksel sistemleri gözlemlemeye kapı aralıyor. Onları anlamaya yaklaşmak için kuantum mekaniğine başvurmalıyız. Bu, dünya dışı bir uygarlık aynı deneyleri kozmosun bir yerinde yapmıyorsa ve bazı avantajlara sahip değilse, tüm evrende ulaşılan en düşük sıcaklıktır, ancak bu kadar düşük sıcaklıklarda maddeye ne olur? ? Bildiğimiz şey, atomların faaliyetinin kesinlikle duracağı ve garip şeylerin olacağı.

Örnek olarak, mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda helyum, viskozitenin tamamen yokluğu ile karakterize edilen bir durum olan süperakışkan hale gelir. Bu, duvarlardan ve gözenekli veya gözeneksiz her türlü malzemeden geçebileceği ve içinde bulunduğu kapların duvarlarına tırmanabileceği anlamına gelir. Ancak çoğu öğenin aksine donmaz.

Bana nasıl hareket ettiğini söyle, sana hangi sıcaklıkta olduğunu söyleyeyim

Sıcaklık, maddenin sahip olduğu atomik ve/veya moleküler ajitasyon derecesinin makroskopik bir ölçüsüdür. Ajitasyon ne kadar yüksek olursa, sıcaklık da o kadar yüksek olur. Helyum gibi tek atomlu bir gaz durumunda, ajitasyon Brownian hareketine indirgenir. Oksijen gibi iki atomlu gazlarda, iç titreşimler veya salınımlar, çalkalama durumuna vb. eklenmelidir.

Sıcaklık skalasını objektif bir şekilde kuran ilk kişi 1742 yılında İsveçli astronom ve fizikçi Anders Celsius’tur. Celsius, kendi adını taşıyan skalayı (Celsius sıcaklık skalası) yarattı. 100 bölüm veya derece içinde atmosferik basınçta su.

İspanya’da 1948 yılına kadar bu ölçeğe santigrat ölçeği deniyordu ve çoğumuz kullanmaya devam etsek de artık kesinlikle doğru değil. Celsius ölçeğinin ortaya çıkışından bir yüzyıl sonra, Lord Kelvin, sıfırın fiilen mutlak sıfır olduğu, -273.15℃’ye karşılık gelen mutlak sıcaklık ölçeğini önerdi. Bu ölçeğin daha büyük bir fiziksel temeli vardır, çünkü sıfır kelvin madde sallamayı bırakır.

Yaşamın mümkün olduğu sıcaklık

Karadaki ortalama sıcaklık yaklaşık 14°C’dir, kaydedilen en düşük sıcaklık Antarktika’da -89.2°C ve en yüksek sıcaklık Ölüm Vadisi, California’da 54.4°C’dir.

Aslında, bildiğimiz gibi yaşamın mümkün olduğu sıcaklık aralıklarını mutlak sıcaklık ölçeği içinde konumlandırırsak, mutlak sıfıra evrendeki en yüksek sıcaklıklardan daha yakın olduğumuzu anlayacağız. Örnek olarak, yıldızımız Güneş’in yüzeyi yaklaşık olarak 5.600℃’dir. Öyle değil, sıcaklığının 15 milyon derece kelvin olduğu tahmin ediliyor.

Herkes sessiz! sıfır kelvin yakın

Çok yüksek sıcaklıklarda her türlü madde gaza dönüşür ve çok yüksek çalkalama hızları kazanır. Tam tersine mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda madde çok özel bir şekilde davranır. Kesin olarak, sıfır kelvin’de tüm hareket durur, hatta atom çekirdeğinin yörüngesindeki elektronlar bile.

Bir madde türünde (tamsayı dönüşlü atom çekirdekleri gibi bozonlar veya dört temel kuvvetten birini iletmekten sorumlu parçacıklar tarafından oluşturulan) bu çok özel davranışlardan biri: fotonlar, gluonlar, vb.) bir süre önce tahmin edildi. Albert Einstein ve matematiksel fizikçi Satyendra Nathan Bose tarafından bir asırdan fazla bir süredir.

Bir takım bozonlar bu duruma ulaştığında, hepsi mümkün olan en düşük enerji seviyesine düşer. Maddenin bu durumuna, onu öngören iki fizikçiden sonra Bose-Einstein yoğuşması denir.

Bozonik madde yerine yarım tamsayılı spin çekirdekleri, protonlar, elektronlar vb. gibi fermiyonik maddelerle uğraşıyorsak, maddenin mutlak sıfıra yakın durumuna Fermi gazına benzer şekilde Fermi sıvısı denir. .

Bazı aşırı düşük sıcaklık durumlarında, bir Fermi sıvısı bir süperakışkan gibi davranabilir, yani helyum gibi dikey bir duvar yukarı hareket edebilen kesinlikle sıfır viskoziteye sahip bir sıvı.

s sırasında. XIX bilim, mutlak sıfıra ulaşmak için çılgın bir yarış yaşadı. Ve arama devam ediyor. Ama şimdi lazer soğutma teknikleriyle gerçekten çok yakınız.