Абсолютный нуль — не предел! — Naked Science
4 минуты
Редакция

Абсолютный нуль — не предел!

Как бы невероятно это ни звучало, но факт остается фактом: ученым удалось преодолеть отметку абсолютного нуля температуры. Группа исследователей из Института квантовой оптики общества Макса Планка смогла охладить квантовый газ, состоящий из атомов изотопа калия-39, до температуры ниже абсолютного нуля по Кельвину (примерно ?273,15°C).   Как известно, температура – понятие довольно условное, она отражает среднюю...

1
©Wikipedia

Как бы невероятно это ни звучало, но факт остается фактом: ученым удалось преодолеть отметку абсолютного нуля температуры. Группа исследователей из Института квантовой оптики общества Макса Планка смогла охладить квантовый газ, состоящий из атомов изотопа калия-39, до температуры ниже абсолютного нуля по Кельвину (примерно ?273,15°C).

 

Как известно, температура – понятие довольно условное, она отражает среднюю энергию всех частиц рассматриваемого вещества. При этом энергия может быть высокой и низкой. При обычных для нас температурах подавляющее большинство частиц имеют низкую энергию. При повышении температуры доля высокоэнергетических частиц растет, а при планковской температуре (~1032 К) достигает ста процентов. Все это характерно для систем, находящихся в термодинамическом равновесии. Согласно третьему началу термодинамики, достижение абсолютного нуля, при котором энтропия системы равна нулю, а тепловые колебания частиц отсутствуют, невозможно.

 

Тем не менее, за последние годы научные знания несколько расширились: физикам-теоретикам удалось доказать, что в некоторых случаях распределение энергии частиц может быть обратным. В таких системах доля частиц с высокой энергией повышается с падением температуры, а не с ее ростом.

 

В ходе эксперимента ученые сначала охладили квантовый калиевый газ до температуры, близкой к абсолютному нулю, но частицы при этом все равно продолжали отталкиваться друг от друга. После этого на них воздействовали магнитным полем, в результате чего частицы стали притягиваться. Комбинация лазера и магнитных ловушек позволила стабилизировать частицы, что, согласно базовым принципам термодинамики, возможно лишь при абсолютном нуле. Последующее резкое изменение магнитного поля позволило достичь локального равновесия в неравновесной квантовой системе, что и трактуется учеными как скачкообразный переход к отрицательной абсолютной температуре.

 

Справедливости ради стоит сказать, что понятие отрицательной абсолютной температуры довольно условно и применимо лишь к некоторым квантовым системам с конечным числом уровней. Скорее, это все тот же абсолютный нуль, к которому ученым удалось приблизиться с отрицательной стороны.

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
7 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

7 часов назад
3 минуты
Сергей Васильев

Новый метод позволил сделать немагнитный пирит ферромагнетиком, подходящим для использования в электронике и солнечных батареях.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

7 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

29 июля
7 минут
Мария Азарова

По мнению авторов новой работы, вертикальное сельское хозяйство позволит удовлетворить спрос на продукты питания, который значительно возрастет к середине-концу столетия. Благодаря вертикальным установкам можно будет повысить урожайность пшеницы в сотни раз, использовать повторно воду для полива и не зависеть от погоды.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: