Θεωρητικά, το απόλυτο μηδέν είναι η πιο κρύα θερμοκρασία που είναι δυνατή παντού στο σύμπαν. Είναι η βάση για την κλίμακα Kelvin, μία από τις τρεις κλίμακες θερμοκρασίας που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή φυσική και τη ζωή. Το απόλυτο μηδέν αντιστοιχεί σε 0 βαθμούς Κέλβιν, γραμμένο ως 0 Κ, που ισοδυναμεί με -273,15 ° Κελσίου (ή εκατονταβάθμου) και -459,67 ° Φαρενάιτ. Η κλίμακα Kelvin δεν περιλαμβάνει ούτε αρνητικούς αριθμούς ούτε σύμβολα βαθμού.
Η ίδια η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της κίνησης των σωματιδίων, και στο απόλυτο μηδέν, όλα τα σωματίδια στη φύση έχουν ελάχιστη κίνηση που σχετίζεται με τους κραδασμούς, με ένα ελάχιστο επίπεδο κίνησης στο κβαντομηχανικό επίπεδο. Οι επιστήμονες πλησίαζαν σχεδόν να φτάσουν στο απόλυτο μηδέν σε εργαστηριακές συνθήκες, αλλά δεν το κατάφεραν ποτέ.
Οι τρεις κλίμακες θερμοκρασίας και το απόλυτο μηδέν
Το σημείο τήξης (ή το σημείο πήξης) του νερού και το σημείο βρασμού του νερού ορίζονται ως 0 και 100 στην κλίμακα Κελσίου, επίσης γνωστή ως κλίμακα εκατονταβάθμιας. Η κλίμακα Fahrenheit δεν προσδιορίστηκε λαμβάνοντας υπόψη τέτοιες φυσικές ανέσεις και τα σημεία τήξης και βρασμού του νερού αντιστοιχούν στους 32 ° F και 212 ° F αντίστοιχα.
Οι κλίμακες Κελσίου και Κέλβιν έχουν την ίδια μονάδα μέτρησης. Δηλαδή, κάθε αύξηση ενός βαθμού στη θερμοκρασία Kelvin αντιστοιχεί σε αύξηση ενός βαθμού στη θερμοκρασία Κελσίου, αν και αντισταθμίζονται κατά 273,15 βαθμούς.
Για μετατροπή μεταξύ Φαρενάιτ και Κελσίου, χρησιμοποιήστε:
F = 1.8C + 32
Οι φυσικές επιπτώσεις του Absolute Zero
Η δυνατότητα επίτευξης του απόλυτου μηδέν σε επιστημονικά πειράματα περιορίζεται από το γεγονός ότι όσο πιο κοντά στο απόλυτο μηδέν παίρνει ένας επιστήμονας, όσο πιο δύσκολο είναι να απομακρυνθεί η εναπομένουσα θερμότητα από το σύστημα - η παρέμβαση στις λίγες εναπομείναντες ατομικές συγκρούσεις είναι ουσιαστικά αδύνατο. Το 1994, το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας στο Boulder του Κολοράντο πέτυχε ρεκόρ χαμηλής θερμοκρασίας 700 nK, ή 700 δισεκατομμυρίων του πτυχίου, και το 2003, οι ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης μείωσαν αυτό στα 450 pK ή 0,45 ΝΚ.
Κάτω από φυσιολογικούς, καθημερινούς περιορισμούς θερμοκρασίας, πολλές φυσικές και χημικές αντιδράσεις επιβραδύνονται αισθητά. Σκεφτείτε να ξεκινήσετε το αυτοκίνητό σας σε ένα κρύο χειμωνιάτικο πρωί σε σύγκριση με το ίδιο έργο σε μια δροσερή μέρα του φθινοπώρου ή για το πόσο πιο γρήγορα γίνονται οι αντιδράσεις στο σώμα σας όταν ζεσταίνετε με την άσκηση.
Αξιοσημείωτα πειράματα
Το παρατηρητήριο Planck του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, το οποίο ξεκίνησε στο διάστημα το 2009, περιελάμβανε παγωμένα όργανα έως 0,1 Kelvin, απαιτείται προσαρμογή για να αποφευχθεί η θόλωση της ακτινοβολίας μικροκυμάτων από τη δορυφορική κάμερα όραμα. Αυτό επιτεύχθηκε μετά την έναρξη σε τέσσερα στάδια, μερικά από τα οποία αφορούσαν κυκλοφορούντα παρασκευάσματα υδρογόνου και ηλίου.
Το 2013, μια μοναδική προσέγγιση για τη μείωση της θερμοκρασίας επέτρεψε στους ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Ludwig-Maximilian του Μονάχου Η Γερμανία θα αναγκάσει έναν μικρό αριθμό ατόμων σε μια διάταξη που φάνηκε όχι μόνο να φτάσει στο απόλυτο μηδέν αλλά να πηγαίνει κάτω το. Χρησιμοποίησαν μαγνήτες και λέιζερ για να μετακινήσουν ένα σύμπλεγμα 100.000 ατόμων καλίου σε κατάσταση με αρνητική θερμοκρασία στην απόλυτη κλίμακα.