من الناحية النظرية ، الصفر المطلق هو أبرد درجة حرارة ممكنة في أي مكان في الكون. إنه أساس مقياس كلفن ، أحد مقاييس درجات الحرارة الثلاثة المستخدمة في الفيزياء والحياة اليومية. يساوي الصفر المطلق 0 درجة كلفن ، مكتوبًا على هيئة 0 كلفن ، وهو ما يعادل -273.15 درجة مئوية (أو درجة مئوية) و -459.67 درجة فهرنهايت. لا يتضمن مقياس كلفن أرقامًا سالبة أو رموزًا لدرجة.
درجة الحرارة نفسها هي مقياس لحركة الجسيمات ، وعند الصفر المطلق ، جميع الجسيمات في الطبيعة لديها الحد الأدنى من الحركة المرتبطة بالاهتزاز ، مع مستوى ضئيل من الحركة في ميكانيكا الكم مستوى. اقترب العلماء بشكل مثير من الوصول إلى الصفر المطلق في ظروف المختبر لكنهم لم يحققوا ذلك مطلقًا.
المقاييس الثلاثة لدرجة الحرارة والصفر المطلق
يتم تعريف نقطة انصهار (أو تجمد) الماء ونقطة غليان الماء على أنها 0 و 100 على مقياس سيليزيوس ، المعروف أيضًا باسم مقياس درجة مئوية. لم يتم تحديد مقياس فهرنهايت مع مراعاة وسائل الراحة الطبيعية هذه ، ونقاط انصهار وغليان الماء تتوافق مع 32 درجة فهرنهايت و 212 درجة فهرنهايت على التوالي.
مقياسا سلزيوس وكلفن لهما نفس وحدة القياس ؛ أي أن كل ارتفاع بدرجة واحدة في درجة حرارة كلفن يتوافق مع ارتفاع درجة واحدة في درجة الحرارة المئوية ، على الرغم من أنه يقابلها 273.15 درجة.
للتحويل بين فهرنهايت ودرجة مئوية ، استخدم:
القوة = 1.8 درجة مئوية + 32
الآثار المادية للصفر المطلق
إن إمكانية الوصول إلى الصفر المطلق في التجارب العلمية محدودة بحقيقة أنه كلما اقترب العالم من الصفر المطلق ، كلما زادت صعوبة إزالة أي حرارة متبقية من النظام - يكون التدخل في التصادمات الذرية القليلة المتبقية عمليًا مستحيل. في عام 1994 ، حقق المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في بولدر ، كولورادو ، درجة حرارة منخفضة قياسية بلغت 700 nK ، أو 700 جزء من المليار من الدرجة ، وفي عام 2003 ، قام الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتخفيضها إلى 450 pK أو 0.45 nK.
في ظل القيود العادية ودرجات الحرارة اليومية ، تتباطأ العديد من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية بشكل ملحوظ. فكر في بدء تشغيل سيارتك في صباح شتوي بارد مقارنة بنفس المهمة في يوم خريفي بارد ، أو في مدى سرعة ردود الفعل في جسمك عندما ترتفع درجة حرارتك من خلال ممارسة الرياضة.
تجارب بارزة
تضمن مرصد بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي أطلق في الفضاء عام 2009 ، أجهزة تم تجميدها إلى 0.1 كلفن ، يلزم إجراء تعديل لمنع إشعاع الميكروويف من التعتيم على كاميرات الأقمار الصناعية الموجودة على متن الطائرة رؤية. تم تحقيق ذلك بعد الإطلاق في أربع خطوات ، تضمن بعضها تحضيرات متداولة للهيدروجين والهيليوم.
في عام 2013 ، سمح نهج فريد لخفض درجة الحرارة للباحثين في جامعة لودفيج ماكسيميليان في ميونيخ تجبر ألمانيا عددًا صغيرًا من الذرات على ترتيب يبدو أنه لا يصل إلى الصفر المطلق فحسب ، بل يذهب إلى الأسفل هو - هي. استخدموا المغناطيس والليزر لتحريك مجموعة من 100000 ذرة بوتاسيوم إلى حالة ذات درجة حرارة سالبة على المقياس المطلق.
