Mutlak sıfır, artık bulunmayan nokta olarak tanımlanır sıcaklık göre sistemden çıkarılabilir kesin veya termodinamik sıcaklık ölçeği. Bu sıfıra karşılık gelir Kelvinveya eksi 273.15 C. Bu Rankine ölçeğinde sıfır ve eksi 459.67 F'dir.
Klasik kinetik teori, mutlak sıfırın, tek tek moleküllerin hareketinin yokluğunu temsil ettiğini öne sürer. Bununla birlikte, deneysel kanıtlar durumun böyle olmadığını göstermektedir: Aksine, mutlak sıfırdaki parçacıkların minimum titreşim hareketine sahip olduğunu gösterir. Başka bir deyişle, ısı bir sistemden mutlak sıfırda alınamayabilirken, mutlak sıfır mümkün olan en düşük entalpi durumunu temsil etmez.
Kuantum mekaniğinde, mutlak sıfır, zemin halindeki katı maddenin en düşük iç enerjisini temsil eder.
Mutlak Sıfır ve Sıcaklık
Sıcaklık bir nesnenin ne kadar sıcak veya soğuk olduğunu tanımlamak için kullanılır. Bir nesnenin sıcaklığı, atomlarının ve moleküllerinin salındığı hıza bağlıdır. Mutlak sıfır en düşük hızlarda salınımları temsil etse de, hareketleri asla tamamen durmaz.
Mutlak Sıfıra Ulaşmak Mümkün mü?
Bilim adamları buna yaklaşmış olsa da, şimdiye kadar mutlak sıfıra ulaşmak mümkün değil. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), 1994 yılında 700 nK (kelvin milyarda biri) rekor soğuk sıcaklığına ulaştı. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları 2003 yılında 0,45 nK'lık yeni bir rekor kırdı.
Negatif Sıcaklıklar
Fizikçiler, negatif Kelvin (veya Rankine) sıcaklığına sahip olmanın mümkün olduğunu gösterdiler. Bununla birlikte, bu partiküllerin mutlak sıfırdan daha soğuk olduğu anlamına gelmez; daha ziyade enerjinin azaldığının bir göstergesidir.
Bunun nedeni sıcaklığın termodinamik enerji ve entropi ile ilgili miktar. Bir sistem maksimum enerjisine yaklaştıkça enerjisi azalmaya başlar. Bu sadece spinin olmadığı yarı denge durumlarında olduğu gibi özel koşullar altında gerçekleşir denge elektromanyetik alan ile. Ancak, enerji eklenmiş olsa bile, bu tür bir aktivite negatif bir sıcaklığa yol açabilir.
Garip bir şekilde, negatif bir sıcaklıktaki bir sistem, pozitif bir sıcaklıktaki bir sistemden daha sıcak kabul edilebilir. Bunun nedeni, ısının aktığı yöne göre tanımlanmasıdır. Normalde, pozitif sıcaklıktaki bir dünyada ısı, sıcak bir ocaktan daha sıcak bir yerden, oda gibi daha serin bir yere akar. Isı negatif bir sistemden pozitif bir sisteme akacaktır.
3 Ocak 2013'te bilim adamları aşağıdakilerden oluşan bir kuantum gazı oluşturdular potasyum hareket serbestlik dereceleri bakımından negatif sıcaklığa sahip atomlar. Bundan önce, 2011 yılında Wolfgang Ketterle, Patrick Medley ve ekibi manyetik bir sistemde negatif mutlak sıcaklık olasılığını gösterdiler.
Negatif sıcaklıklarla ilgili yeni araştırmalar, ek gizemli davranışları ortaya çıkarır. Örneğin, Almanya'daki Köln Üniversitesi'nde teorik bir fizikçi olan Achim Rosch, yerçekimi alanı sadece "aşağı" değil, "yukarı" hareket edebilir. Sıfırın altındaki gaz, evreni içe doğru daha hızlı ve daha hızlı büyümeye zorlayan karanlık enerjiyi taklit edebilir yerçekimsel.
Kaynaklar
Merali, Zeeya. “Kuantum Gazı Mutlak Sıfıra İner.” Doğa, Mart. 2013. doi: 10.1038 / nature.2013.12146.
Medley, Patrick ve diğ. "Ultra Soğuk Atomların Spin Gradyan Demanyetizasyonu Soğutması." Fiziksel İnceleme Mektupları, cilt. 106, hayır. 19, Mayıs 2011. doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.195301.