Oamenii de știință au reușit să facă ceva incredibil: au reușit să răcească materia sub temperatura, care până acum era considerată un minim absolut. În cele mai multe manuale moderne pe fizica zero absolut Kelvin, sau minus 273,16 grade Celsius este considerată a fi cea mai joasă temperatură posibilă, deoarece chiar și cel mai ușor elementul - hidrogen - își pierde complet mobilitatea, care este, la figurat vorbind, este înghețat.
Destul de ciudat, una dintre căile de a studia temperaturile negative este încălzirea infinit de puternică a materiei. Această abordare neobișnuită învecinându ficțiune permite în teorie să proiecteze motoare a căror eficiență este mai mare de 100%, aruncă o lumină asupra substanței criptic, cum ar fi energia întunecată și altele.
Din punctul de vedere al fizicii atomice, temperatura este viteza. Viteza de mișcare a atomilor din interiorul substanței și cu cât atomii se mișcă mai repede, cu atât este mai mare temperatura. În consecință, la minus 273,16 grade, atomii de hidrogen se opresc complet. Prin această abordare, nicio substanță nu poate fi mai rece decât această limită.
Cu toate acestea, fizica modernă, pentru a înțelege esența temperaturii, sugerează că se uită la ea diferit - nu ca un indicator liniar, ci ca o buclă: temperaturile pozitive sunt o parte a ciclului, cele negative sunt altele. La temperaturi care tinde spre infinit scăzute sau infinit de mari, scara devine sau devine mai târziu în regiunea negativă. La temperaturi pozitive, atomii sunt adesea ocupați de stări de energie redusă, iar la temperaturi negative - ridicate. În fizică, acest efect este cunoscut ca distribuția Boltzmann.
La zero absolută, atomii ocupă cel mai scăzut nivel de energie, iar la "temperatura infinită" atomii pot ocupa toate stările energetice odată. În consecință, la temperaturi foarte ridicate, ele ocupă toate stările de energie ridicată, iar la temperaturi foarte scăzute toate scăzute.
"Vorbind despre temperaturi scăzute, putem spune că avem de-a face cu o distribuție inversată Boltzmann", spune fizicianul Ulrich Schneider de la Universitatea din München din Germania. "Cu această logică, o substanță care atinge o temperatură sub zero absolută devine fierbinte. Credem că atunci când linia ajunge la minus 273 de grade, temperatura nu se termină, ci pur și simplu se duce la valori negative. "
Așa cum este ușor de presupus, obiectele cu temperatură negativă se comportă foarte ciudat. De exemplu, de obicei, energia provenită de la un obiect cu o temperatură mai mare va fi întotdeauna mai mare decât de la un obiect răcit. Cu toate acestea, în cazul în care substanța trece la o scară negativă, atunci cu cât este mai răcitor, cu atât mai multă energie emite. Astfel, aici un obiect mai rece va fi întotdeauna mai energic, mai degrabă decât mai cald.
O altă consecință ciudată a temperaturilor negative este entropia - un indicator al cantității de materie ordonată. Când obiectul are o temperatură tradițională, crește entropia materialului în jurul și în interiorul ei, dar cand temperatura scade zona negativa, la nesfârșit „la cald la rece /“ obiect este capabil să reducă entropia în interiorul și în jurul său.
Fizicienii germani spun că o temperatură negativă este în mare parte o teorie. Dar va deveni o practică când știința învață să lucreze cu indicatori energetici clari de un singur atom de materie. Atunci cand cercetatorii vor fi capabili să lucreze cu un singur atom, la fel ca și cu obiecte în macro, va fi posibil să spunem dacă atomii vor fi răcite la temperaturi Ultralow, sau dacă acestea ar putea călători mai repede decât viteza luminii.
Între timp, pentru a genera temperaturi negative, oamenii de știință au creat un sistem în care atomii au avut o limită grea pentru energia pe care o pot avea. Pentru aceasta, fizicienii au luat 100.000 de atomi și i-au răcit la o temperatură de un miliard de grade Kelvin. Atomii au fost răciți într-o cameră de vid, izolați din mediul extern. Pentru a controla cu acuratețe atomii, cercetătorii au folosit o rețea de fascicule laser și câmpuri magnetice.
Potrivit oamenilor de știință, temperatura substanței depinde în cele din urmă de cantitatea de energie potențială din atom și de cantitatea de energie generată de interacțiunea dintre atomi. În plus, temperatura este, de asemenea, strâns legată de presiune - cu cât este mai fierbinte obiectul, cu atât mai mult se extinde și viceversa. Pentru a vă asigura că gazul poate avea o temperatură peste zero absolut, a fost necesar să se creeze condițiile în care atomii înșiși nu ar avea energie semnificativă și repulsia atomii ar forma o energie mai mult decât atracția lor, potrivit CyberSecurity.ru.
Ceva de genul asta a fost recreat pe o scară nanometrică. Simon Brown de la Universitatea din München afirmă că, în practică, astfel de cunoștințe pot conduce la crearea unor motoare termice super-eficiente. Lucrarea acestor motoare se bazează pe conversia energiei termice în energie mecanică. Teoretic, cu temperaturi negative, astfel de motoare ar putea avea o eficiență mai mare de 100%, deși din punct de vedere al logicii acest lucru pare imposibil.
Alte știri corelate:
Trimiteți-le prietenilor: