Absoliutus nulis – (absoliutus nulis). Absoliutus nulis

Absoliuti nulinė temperatūra atitinka 273,15 laipsnių Celsijaus žemiau nulio, 459,67 žemiau nulio Farenheito. Kelvino temperatūros skalėje ši temperatūra yra nulinė.

Absoliučios nulinės temperatūros esmė

Absoliutaus nulio sąvoka kyla iš pačios temperatūros esmės. Bet koks kūnas, kuris išskiriamas į išorinę aplinką per. Kartu mažėja kūno temperatūra, t.y. lieka mažiau energijos. Teoriškai šis procesas gali tęstis tol, kol energijos kiekis pasiekia tokį minimumą, kad organizmas nebegali jos atiduoti.
Tokios idėjos tolimą skelbėją jau galima rasti M. V. Lomonosove. Didysis rusų mokslininkas šilumą paaiškino „sukamuoju“ judėjimu. Vadinasi, maksimalus aušinimo laipsnis yra visiškas tokio judėjimo sustabdymas.

Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, absoliutaus nulio temperatūra yra ta, kurioje molekulės turi mažiausią įmanomą energijos lygį. Su mažiau energijos, t.y. žemesnėje temperatūroje negali egzistuoti joks fizinis kūnas.

Teorija ir praktika

Absoliuti nulinė temperatūra yra teorinė sąvoka, jos praktiškai neįmanoma pasiekti net ir mokslinėse laboratorijose su pačia moderniausia įranga. Tačiau mokslininkams pavyksta atšaldyti medžiagą iki labai žemos temperatūros, kuri yra artima absoliučiam nuliui.

Esant tokiai temperatūrai, medžiagos įgyja nuostabių savybių, kurių įprastomis aplinkybėmis jos negali turėti. Gyvsidabris, kuris vadinamas „gyvuoju sidabru“, nes yra artimos skystai būsenai, tokioje temperatūroje tampa kietas – tiek, kad juo galima įkalti vinis. Kai kurie metalai tampa trapūs, kaip stiklas. Guma tampa tokia pat kieta. Jei plaktuku smogsite į guminį daiktą, kurio temperatūra artima absoliučiam nuliui, jis sudužtų kaip stiklas.

Šis savybių pokytis taip pat susijęs su šilumos prigimtimi. Kuo aukštesnė fizinio kūno temperatūra, tuo intensyviau ir chaotiškiau juda molekulės. Temperatūrai mažėjant judėjimas tampa ne toks intensyvus, o struktūra tampa tvarkingesnė. Taigi dujos tampa skysčiu, o skystis tampa kietu. Galutinis tvarkos lygis yra kristalų struktūra. Itin žemoje temperatūroje jį įgyja net medžiagos, kurios paprastai išlieka amorfinės, pavyzdžiui, guma.

Įdomių reiškinių pasitaiko ir su metalais. Kristalinės gardelės atomai vibruoja mažesne amplitude, mažėja elektronų sklaida, todėl mažėja elektrinė varža. Metalas įgauna superlaidumą, kurio praktinis pritaikymas atrodo labai viliojantis, nors ir sunkiai pasiekiamas.

Šaltiniai:

  • Livanova A. Žemos temperatūros, absoliutus nulis ir kvantinė mechanika

kūnas– tai viena pagrindinių fizikos sąvokų, reiškiančių materijos ar substancijos egzistavimo formą. Tai materialus objektas, kuriam būdingas tūris ir masė, kartais ir kiti parametrai. Fizinis kūnas yra aiškiai atskirtas nuo kitų kūnų riba. Yra keletas specialių fizinių kūnų tipų, jų sąrašas neturėtų būti suprantamas kaip klasifikacija.

Mechanikoje fizinis kūnas dažniausiai suprantamas kaip materialus taškas. Tai savotiška abstrakcija, kurios pagrindinė savybė yra ta, kad sprendžiant konkrečią problemą galima nepaisyti tikrų kūno matmenų. Kitaip tariant, materialus taškas yra labai specifinis kūnas, turintis matmenis, formą ir kitas panašias charakteristikas, tačiau jos nėra svarbios sprendžiant esamą problemą. Pavyzdžiui, jei reikia suskaičiuoti objektą tam tikroje kelio atkarpoje, spręsdami problemą galite visiškai nepaisyti jo ilgio. Kitas fizinio kūno tipas, kurį laiko mechanika, yra absoliučiai standus kūnas. Tokio kūno mechanika yra lygiai tokia pati, kaip ir materialaus taško mechanika, tačiau papildomai jis turi ir kitų savybių. Absoliučiai standų kūną sudaro taškai, tačiau nei atstumas tarp jų, nei masės pasiskirstymas, veikiant kūną veikiančioms apkrovoms, nesikeičia. Tai reiškia, kad jis negali būti deformuotas. Norint nustatyti absoliučiai standaus kūno padėtį, pakanka nurodyti prie jo pritvirtintą koordinačių sistemą, dažniausiai Dekarto. Daugeliu atvejų masės centras yra ir koordinačių sistemos centras. Nėra absoliučiai standaus kūno, tačiau sprendžiant daugelį problemų tokia abstrakcija yra labai patogi, nors reliatyvistinėje mechanikoje į ją neatsižvelgiama, nes atliekant judesius, kurių greitis yra panašus į šviesos greitį, šis modelis demonstruoja vidinius prieštaravimus. Absoliučiai standaus kūno priešingybė yra deformuojamas kūnas,

Absoliutaus nulio temperatūros

Absoliuti nulinė temperatūra- tai minimali temperatūros riba, kurią gali turėti fizinis kūnas. Absoliutus nulis yra absoliučios temperatūros skalės, pvz., Kelvino skalės, pradžia. Pagal Celsijaus skalę absoliutus nulis atitinka –273,15 °C temperatūrą.

Manoma, kad absoliutus nulis praktiškai nepasiekiamas. Jo egzistavimas ir padėtis temperatūros skalėje išplaukia iš stebimų fizikinių reiškinių ekstrapoliacijos, ir tokia ekstrapoliacija rodo, kad esant absoliučiam nuliui medžiagos molekulių ir atomų šiluminio judėjimo energija turėtų būti lygi nuliui, tai yra chaotiškam dalelių judėjimui. sustoja, ir jie sudaro tvarkingą struktūrą, užimdami aiškią vietą kristalinės gardelės mazguose. Tačiau iš tikrųjų net esant absoliučiai nulinei temperatūrai išliks reguliarūs materiją sudarančių dalelių judėjimai. Likę svyravimai, pavyzdžiui, nulinio taško svyravimai, atsiranda dėl dalelių kvantinių savybių ir jas supančio fizinio vakuumo.

Šiuo metu fizinėse laboratorijose buvo įmanoma pasiekti temperatūrą, viršijančią absoliutų nulį tik keliomis milijonosiomis laipsnio dalimis; pačiam tai pasiekti pagal termodinamikos dėsnius neįmanoma.

Pastabos

Literatūra

  • G. Burminas. Puolimas prieš absoliutų nulį. - M.: „Vaikų literatūra“, 1983 m.

taip pat žr

Wikimedia fondas. 2010 m.

  • Absoliuti nulinė temperatūra
  • Absoliuti nulinė temperatūra

Pažiūrėkite, kas yra „absoliuti nulinė temperatūra“ kituose žodynuose:

    Absoliuti nulinė temperatūra- Absoliuti nulinė temperatūra yra minimali temperatūros riba, kurią gali turėti fizinis kūnas. Absoliutus nulis yra absoliučios temperatūros skalės, pvz., Kelvino skalės, atskaitos taškas. Pagal Celsijaus skalę absoliutus nulis atitinka... ... Vikipediją

    ABSOLIUTUS NULIS- ABSOLIUTIS NULIS, temperatūra, kurioje visi sistemos komponentai turi mažiausią energijos kiekį, leidžiamą pagal KVANTINĖS MECHANIKOS dėsnius; nulis pagal Kelvino temperatūros skalę arba 273,15 °C (459,67 ° Farenheito). Esant tokiai temperatūrai... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

    Absoliuti temperatūros skalė

    Absoliuti termodinaminė temperatūra- Chaotiškas terminis judėjimas dujų dalelių, tokių kaip atomai ir molekulės, plokštumoje Yra du temperatūros apibrėžimai. Vienas iš molekulinės kinetikos, kitas – termodinaminiu požiūriu. Temperatūra (iš lot. temperatura tinkamos ... ... Vikipedija

    Absoliuti temperatūros skalė- Chaotiškas terminis judėjimas dujų dalelių, tokių kaip atomai ir molekulės, plokštumoje Yra du temperatūros apibrėžimai. Vienas iš molekulinės kinetikos, kitas – termodinaminiu požiūriu. Temperatūra (iš lot. temperatura tinkamos ... ... Vikipedija


Kas yra absoliutus nulis (dažniausiai nulis)? Ar tokia temperatūra iš tikrųjų egzistuoja kur nors Visatoje? Ar galime realiame gyvenime ką nors atvėsinti iki absoliutaus nulio? Jei svarstote, ar įmanoma įveikti šalčio bangą, patyrinėkime tolimiausius šalčio kampelius...

Kas yra absoliutus nulis (dažniausiai nulis)? Ar tokia temperatūra tikrai egzistuoja bet kurioje visatoje? Ar galime realiame gyvenime ką nors atvėsinti iki absoliutaus nulio? Jei svarstote, ar įmanoma įveikti šalčio bangą, patyrinėkime tolimiausius šalčio kampelius...

Net jei nesate fizikas, tikriausiai esate susipažinęs su temperatūros sąvoka. Temperatūra yra medžiagos vidinės atsitiktinės energijos kiekio matas. Žodis „vidinis“ yra labai svarbus. Mesti sniego gniūžtę, ir nors pagrindinis judesys bus gana greitas, sniego gniūžtė išliks gana šalta. Kita vertus, jei pažvelgtumėte į oro molekules, skraidančias po kambarį, paprasta deguonies molekulė kepa tūkstančiais kilometrų per valandą.

Mes linkę tylėti, kai kalbame apie technines detales, todėl tik ekspertams atkreipkime dėmesį, kad temperatūra yra šiek tiek sudėtingesnė, nei sakėme. Tikrasis temperatūros apibrėžimas apima tai, kiek energijos jums reikia išleisti kiekvienam entropijos vienetui (sutrikimas, jei norite aiškesnio žodžio). Tačiau praleiskime subtilybes ir sutelkkime dėmesį tik į tai, kad atsitiktinės oro ar vandens molekulės lede judės arba vibruos vis lėčiau ir lėčiau, kai temperatūra nukris.

Absoliutus nulis yra -273,15 laipsnių Celsijaus, -459,67 Farenheito ir tiesiog 0 kelvinų temperatūra. Tai taškas, kuriame šiluminis judėjimas visiškai sustoja.


Ar viskas sustoja?

Klasikiniame klausimo svarstyme viskas sustoja ties absoliučiu nuliu, tačiau būtent šiuo metu iš už kampo iškyla baisus kvantinės mechanikos veidas. Viena iš kvantinės mechanikos prognozių, sugadinusių daugiau nei kelių fizikų kraują, yra ta, kad niekada negalite visiškai tiksliai išmatuoti tikslios dalelės padėties ar impulso. Tai žinoma kaip Heisenbergo neapibrėžtumo principas.

Jei galėtumėte atvėsti uždarą patalpą iki absoliutaus nulio, nutiktų keistų dalykų (apie tai vėliau). Oro slėgis nukristų beveik iki nulio, o kadangi oro slėgis paprastai prieštarauja gravitacijai, oras subyrėtų į labai ploną sluoksnį ant grindų.

Bet net ir tokiu atveju, jei galite išmatuoti atskiras molekules, rasite ką nors įdomaus: jos vibruoja ir sukasi, o veikiant tik šiek tiek kvantinio neapibrėžtumo. Norėdami pažymėti i, jei išmatuosite anglies dioksido molekulių sukimąsi ties absoliučiu nuliu, pamatysite, kad deguonies atomai skraido aplink anglį kelių kilometrų per valandą greičiu – daug greičiau, nei manėte.

Pokalbis patenka į aklavietę. Kai kalbame apie kvantinį pasaulį, judėjimas praranda prasmę. Šiose svarstyklėse viską apibrėžia neapibrėžtis, taigi ne tai, kad dalelės yra nejudančios, tiesiog niekada negalite jų išmatuoti taip, lyg jos būtų nejudančios.

Asinchronizacija: tiesa )); )); t = d.getElementsByTagName("scenarijus"); s = d.createElement("scenarijus"); s.type = "tekstas/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = tiesa; t.parentNode.insertBefore(s, t); ))(tai, šis.dokumentas, "yandexContextAsyncCallbacks");


Kaip žemai galite nusileisti?

Absoliutaus nulio siekimas iš esmės susiduria su tomis pačiomis problemomis kaip ir šviesos greičio siekimas. Norint pasiekti šviesos greitį, reikia be galo daug energijos, o norint pasiekti absoliutų nulį, reikia išgauti begalinį šilumos kiekį. Abu šie procesai neįmanomi.

Nepaisant to, kad dar nepasiekėme tikrosios absoliutaus nulio būsenos, esame labai arti jos (nors „labai“ šiuo atveju yra labai laisva sąvoka; kaip vaikiškas eilėraštis: du, trys, keturi, keturi ir a. pusė, keturi ant stygos, keturi per plauką, penki). Šalčiausia kada nors Žemėje užfiksuota temperatūra buvo užfiksuota Antarktidoje 1983 m. – -89,15 laipsnio Celsijaus (184 K).

Žinoma, jei norisi vaikiškai atsivėsinti, reikia pasinerti į kosmoso gelmes. Visa visata maudoma Didžiojo sprogimo radiacijos likučiuose, tuščiausiuose kosmoso regionuose – 2,73 laipsnio Kelvino, o tai yra šiek tiek šaltesnė už skysto helio temperatūrą, kurią mums pavyko gauti Žemėje prieš šimtmetį.

Tačiau žemos temperatūros fizikai naudoja užšalimo spindulius, kad perkeltų technologiją į visiškai naują lygį. Galbūt jus nustebins žinojimas, kad užšalimo spinduliai yra lazerių pavidalu. Bet kaip? Lazeriai turėtų degti.

Viskas tiesa, bet lazeriai turi vieną savybę – netgi galima sakyti, aukščiausią: visa šviesa skleidžiama vienu dažniu. Įprasti neutralūs atomai visiškai nesąveikauja su šviesa, nebent dažnis yra tiksliai sureguliuotas. Jei atomas skrenda link šviesos šaltinio, šviesa gauna Doplerio poslinkį ir pasiekia aukštesnį dažnį. Atomas sugeria mažiau fotonų energijos nei galėtų. Taigi, jei lazerį sureguliuosite žemiau, greitai judantys atomai sugers šviesą, o išspinduliuodami fotoną atsitiktine kryptimi, jie vidutiniškai praras šiek tiek energijos. Jei pakartosite procesą, galite atvėsinti dujas iki mažesnės nei vieno nanoKelvino, milijardosios laipsnio dalies, temperatūros.

Viskas įgauna ekstremalesnį atspalvį. Pasaulinis žemiausios temperatūros rekordas yra mažiau nei viena dešimtoji milijardo laipsnių virš absoliutaus nulio. Prietaisai, kurie tai pasiekia, sulaiko atomus magnetiniuose laukuose. „Temperatūra“ priklauso ne tiek nuo pačių atomų, kiek nuo atomų branduolių sukimosi.

Dabar, norėdami atkurti teisingumą, turime būti šiek tiek kūrybingi. Kai paprastai įsivaizduojame kažką sustingusį iki vienos milijardosios laipsnio dalies, tikriausiai susidaro vaizdas, kaip net oro molekulės užšąla vietoje. Galima net įsivaizduoti destruktyvų apokaliptinį prietaisą, kuris užšaldo atomų nugaras.

Galiausiai, jei tikrai norite patirti žemą temperatūrą, tereikia palaukti. Po maždaug 17 milijardų metų foninė spinduliuotė Visatoje atvės iki 1K. Po 95 milijardų metų temperatūra bus maždaug 0,01 K. Po 400 milijardų metų giluminėje erdvėje bus šalta, kaip ir šalčiausiame eksperimente Žemėje, o po to – dar šaltiau.

Jei jums įdomu, kodėl visata taip greitai vėsta, padėkokite mūsų seniems draugams: entropijai ir tamsiajai energijai. Visata veikia pagreičio režimu ir įžengia į eksponentinio augimo laikotarpį, kuris tęsis amžinai. Daiktai labai greitai užšals.


Kas mums rūpi?

Visa tai, žinoma, nuostabu, o rekordus mušti taip pat malonu. Bet kokia prasmė? Na, yra daug svarių priežasčių suprasti žemą temperatūrą, o ne tik kaip nugalėtoją.

Pavyzdžiui, geri žmonės iš NIST tiesiog norėtų pasigaminti puikų laikrodį. Laiko standartai yra pagrįsti tokiais dalykais kaip cezio atomo dažnis. Jei cezio atomas juda per daug, tai sukuria matavimų neapibrėžtumą, o tai galiausiai sukels laikrodžio veikimo sutrikimus.

Bet dar svarbiau, ypač žvelgiant iš mokslinės perspektyvos, medžiagos elgiasi beprotiškai esant itin žemai temperatūrai. Pavyzdžiui, kaip lazeris yra pagamintas iš fotonų, kurie yra sinchronizuojami vienas su kitu – tuo pačiu dažniu ir faze – taip galima sukurti medžiagą, vadinamą Bose-Einstein kondensatu. Jame visi atomai yra toje pačioje būsenoje. Arba įsivaizduokite amalgamą, kurioje kiekvienas atomas praranda savo individualumą ir visa masė reaguoja kaip vienas nulinis superatomas.

Esant labai žemai temperatūrai, daugelis medžiagų tampa superskysčiais, o tai reiškia, kad jos gali visiškai neturėti klampumo, susikaupti itin plonais sluoksniais ir netgi nepaisyti gravitacijos, kad pasiektų minimalų energijos kiekį. Be to, esant žemai temperatūrai, daugelis medžiagų tampa superlaidžiomis, o tai reiškia, kad nėra elektros varžos.

Superlaidininkai gali reaguoti į išorinius magnetinius laukus taip, kad juos visiškai panaikintų metalo viduje. Dėl to galite derinti šaltą temperatūrą ir magnetą ir gauti kažką panašaus į levitaciją.


Kodėl yra absoliutus nulis, bet ne absoliutus maksimumas?

Pažiūrėkime į kitą kraštutinumą. Jei temperatūra yra tik energijos matas, galime tiesiog įsivaizduoti, kad atomai vis labiau artėja prie šviesos greičio. Tai negali tęstis amžinai, ar ne?

Trumpas atsakymas yra: mes nežinome. Gali būti, kad tiesiogine prasme yra toks dalykas kaip begalinė temperatūra, bet jei yra absoliuti riba, jauna visata pateikia gana įdomių užuominų, kas tai yra. Aukščiausia kada nors žinoma temperatūra (bent jau mūsų visatoje) tikriausiai buvo žinoma Plancko laikais.

Praėjus 10-43 sekundėms po Didžiojo sprogimo, gravitacija atsiskyrė nuo kvantinės mechanikos ir fizikos tapo tokia, kokia yra dabar. Temperatūra tuo metu buvo maždaug 10^32 K. Tai septilijoną kartų karščiau nei mūsų Saulės viduje.

Vėlgi, nesame tikri, ar tai aukščiausia temperatūra, kokia tik gali būti. Kadangi Plancko laikais net neturime didelio visatos modelio, net nesame tikri, kad visata išvirto iki tokios būsenos. Bet kokiu atveju mes daug kartų arčiau absoliutaus nulio nei absoliutaus karščio.

Absoliutus nulis atitinka –273,15 °C temperatūrą.

Manoma, kad absoliutus nulis praktiškai nepasiekiamas. Jo egzistavimas ir padėtis temperatūros skalėje išplaukia iš stebimų fizikinių reiškinių ekstrapoliacijos, ir tokia ekstrapoliacija rodo, kad esant absoliučiam nuliui medžiagos molekulių ir atomų šiluminio judėjimo energija turėtų būti lygi nuliui, tai yra chaotiškam dalelių judėjimui. sustoja, ir jie sudaro tvarkingą struktūrą, užimdami aiškią vietą kristalinės gardelės mazguose. Tačiau iš tikrųjų net esant absoliučiai nulinei temperatūrai išliks reguliarūs materiją sudarančių dalelių judėjimai. Likę svyravimai, pavyzdžiui, nulinio taško svyravimai, atsiranda dėl dalelių kvantinių savybių ir jas supančio fizinio vakuumo.

Šiuo metu fizinėse laboratorijose buvo įmanoma pasiekti temperatūrą, viršijančią absoliutų nulį tik keliomis milijonosiomis laipsnio dalimis; pačiam tai pasiekti pagal termodinamikos dėsnius neįmanoma.

Pastabos

Literatūra

  • G. Burminas. Puolimas prieš absoliutų nulį. - M.: „Vaikų literatūra“, 1983 m.

taip pat žr

Wikimedia fondas. 2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „absoliutus nulis“ kituose žodynuose:

    ABSOLIUTIS NULIS – temperatūra, kurioje visi sistemos komponentai turi mažiausią energijos kiekį, leidžiamą pagal KVANTINĖS MECHANIKOS dėsnius; nulis pagal Kelvino temperatūros skalę arba 273,15 °C (459,67 ° Farenheito). Esant tokiai temperatūrai... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

    Temperatūra yra minimali temperatūros riba, kurią gali turėti fizinis kūnas. Absoliutus nulis yra absoliučios temperatūros skalės, pvz., Kelvino skalės, atskaitos taškas. Pagal Celsijaus skalę absoliutus nulis atitinka –273 ... Wikipedia temperatūrą

    ABSOLIUTINĖ NULINĖ TEMPERATŪRA- termodinaminės temperatūros skalės pradžia; esantis 273,16 K (Kelvinas) žemiau (žr.) vandens, t.y. lygi 273,16°C (Celsijaus). Absoliutus nulis yra žemiausia temperatūra gamtoje ir praktiškai nepasiekiama... Didžioji politechnikos enciklopedija

    Tai yra minimali temperatūros riba, kurią gali turėti fizinis kūnas. Absoliutus nulis yra absoliučios temperatūros skalės, pvz., Kelvino skalės, atskaitos taškas. Pagal Celsijaus skalę absoliutus nulis atitinka –273,15 °C temperatūrą.... ... Wikipedia

    Absoliuti nulinė temperatūra yra minimali temperatūros riba, kurią gali turėti fizinis kūnas. Absoliutus nulis yra absoliučios temperatūros skalės, pvz., Kelvino skalės, atskaitos taškas. Pagal Celsijaus skalę absoliutus nulis atitinka... ... Vikipediją

    Razg. Nepaisyti Nereikšmingas, nereikšmingas žmogus. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 ...

    nulis- absoliutus nulis … Rusų idiomų žodynas

    Nulis ir nulis daiktavardis, m., vartojamas. palyginti dažnai Morfologija: (ne) ką? nulis ir nulis, kodėl? nulis ir nulis, (žr.) ką? nulis ir nulis, kas? nulis ir nulis, o kaip? apie nulį, nulį; pl. Ką? nuliai ir nuliai, (ne) kas? nuliai ir nuliai, kodėl? nuliai ir nuliai, (matau) ... Dmitrievo aiškinamasis žodynas

    Absoliutus nulis (nulis). Razg. Nepaisyti Nereikšmingas, nereikšmingas žmogus. FSRY, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V nulis. 1. Jarg. jie sako Juokauja. geležies. Apie sunkų apsinuodijimą. Juganovas, 471 m.; Vakhitov 2003, 22. 2. Žargas. muzika Tiksliai, visiškai laikantis...... Didelis rusų posakių žodynas

    absoliutus- absoliutus absurdas, absoliutus autoritetas, absoliutus nepriekaištingumas, absoliutus netvarka, absoliuti fikcija, absoliutus imunitetas, absoliutus lyderis, absoliutus minimumas, absoliutus monarchas, absoliuti moralė, absoliutus nulis... Rusų idiomų žodynas

Knygos

  • Absoliutus nulis, absoliutus Pavel. Visų pamišusio Nes rasės mokslininko kūrinių gyvenimas yra labai trumpas. Tačiau kitas eksperimentas turi galimybę egzistuoti. Kas jo laukia priekyje?...

Ar kada nors pagalvojote, kokia žema gali būti temperatūra? Kas yra absoliutus nulis? Ar žmonijai kada nors pavyks tai pasiekti ir kokios galimybės atsivers po tokio atradimo? Šie ir kiti panašūs klausimai jau seniai kamavo daugelio fizikų ir tiesiog smalsuolių protus.

Kas yra absoliutus nulis

Net jei nuo vaikystės nemėgote fizikos, tikriausiai esate susipažinę su temperatūros sąvoka. Molekulinės kinetinės teorijos dėka dabar žinome, kad tarp jos ir molekulių bei atomų judėjimo yra tam tikras statinis ryšys: kuo aukštesnė bet kurio fizinio kūno temperatūra, tuo greičiau juda jo atomai ir atvirkščiai. Kyla klausimas: „Ar yra tokia apatinė riba, kuriai esant elementariosios dalelės užšals? Mokslininkai mano, kad tai teoriškai įmanoma, termometro stulpelis sieks -273,15 laipsnių Celsijaus. Ši vertė vadinama absoliučiu nuliu. Kitaip tariant, tai yra minimali įmanoma riba, iki kurios galima atvėsinti fizinį kūną. Egzistuoja net absoliuti temperatūros skalė (Kelvino skalė), kurioje atskaitos taškas yra absoliutus nulis, o skalės vieneto padalijimas yra lygus vienam laipsniui. Viso pasaulio mokslininkai nenustoja dirbti, kad pasiektų šią vertę, nes tai žada didžiules žmonijos perspektyvas.

Kodėl tai taip svarbu

Itin žemos ir itin aukštos temperatūros yra glaudžiai susijusios su supertakumo ir superlaidumo sąvokomis. Superlaidininkų elektrinės varžos išnykimas leis pasiekti neįsivaizduojamas efektyvumo vertes ir pašalinti bet kokius energijos nuostolius. Jei rastume būdą, kuris leistų mums laisvai pasiekti „absoliutaus nulio“ vertę, daugelis žmonijos problemų būtų išspręstos. Virš bėgių kabantys traukiniai, lengvesni ir mažesni varikliai, transformatoriai ir generatoriai, didelio tikslumo magnetoencefalografija, didelio tikslumo laikrodžiai – tai tik keli pavyzdžiai, ką superlaidumas gali atnešti mūsų gyvenimui.

Naujausi mokslo pasiekimai

2003 m. rugsėjį MIT ir NASA mokslininkai sugebėjo atšaldyti natrio dujas iki rekordiškai žemo lygio. Eksperimento metu iki finišo linijos (absoliutaus nulio) jiems pritrūko tik pusės milijardo laipsnio. Bandymų metu natris nuolat buvo magnetiniame lauke, todėl jis neliestų talpyklos sienelių. Jei būtų įmanoma įveikti temperatūros barjerą, molekulinis judėjimas dujose visiškai sustotų, nes toks aušinimas išgautų visą energiją iš natrio. Tyrėjai panaudojo techniką, kurios autorius (Wolfgang Ketterle) 2001 metais gavo Nobelio fizikos premiją. Pagrindinis bandymų taškas buvo Bose-Einstein kondensacijos dujų procesai. Tuo tarpu trečiojo termodinamikos dėsnio, pagal kurį absoliutus nulis yra ne tik neįveikiama, bet ir nepasiekiama reikšmė, dar niekas neatšaukė. Be to, galioja Heisenbergo neapibrėžtumo principas, o atomai tiesiog negali sustoti mirę. Taigi kol kas absoliučios nulinės temperatūros mokslui tebėra nepasiekiama, nors mokslininkai sugebėjo ją priartėti per nežymų atstumą.

Įkeliama...Įkeliama...