En teoría, el cero absoluto es la temperatura más fría posible en cualquier parte del universo. Es la base de la escala Kelvin, una de las tres escalas de temperatura utilizadas en la física y la vida cotidianas. El cero absoluto corresponde a 0 grados Kelvin, escrito como 0 K, que equivale a -273,15 ° Celsius (o centígrados) y -459,67 ° Fahrenheit. La escala de Kelvin no incluye números negativos ni símbolos de grados.
La temperatura en sí misma es una medida del movimiento de las partículas y, en el cero absoluto, todas las partículas de la naturaleza. tienen un movimiento mínimo asociado a la vibración, con un nivel minúsculo de movimiento en la mecánica cuántica nivel. Los científicos se han acercado tentadoramente a alcanzar el cero absoluto en condiciones de laboratorio, pero nunca lo han logrado.
Las tres escalas de temperatura y el cero absoluto
El punto de fusión (o congelación) del agua y el punto de ebullición del agua se definen como 0 y 100 en la escala Celsius, también conocida como escala centígrada. La escala Fahrenheit no se determinó teniendo en cuenta tales comodidades naturales, y los puntos de fusión y ebullición del agua corresponden a 32 ° F y 212 ° F respectivamente.
Las escalas Celsius y Kelvin tienen la misma unidad de medida; es decir, cada aumento de un grado en la temperatura Kelvin corresponde a un aumento de un grado en la temperatura Celsius, aunque están compensados por 273,15 grados.
Para convertir entre Fahrenheit y Celsius, use:
F = 1.8C + 32
Las implicaciones físicas del cero absoluto
La viabilidad de alcanzar el cero absoluto en experimentos científicos está limitada por el hecho de que cuanto más se acerca al cero absoluto un científico, cuanto más difícil es eliminar el calor restante del sistema, intervenir en las pocas colisiones atómicas restantes es prácticamente imposible. En 1994, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, Colorado, alcanzó una temperatura baja récord de 700 nK, o 700 mil millonésimas de grado, y en 2003, los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts lo redujeron a 450 pK o 0,45 nK.
Bajo las limitaciones de temperatura normales y diarias, muchas reacciones físicas y químicas se ralentizan notablemente. Piense en encender su automóvil en una fría mañana de invierno en comparación con la misma tarea en un fresco día de otoño, o en cuánto más rápidas se vuelven las reacciones en su propio cuerpo cuando se calienta con el ejercicio.
Experimentos notables
El observatorio Planck de la Agencia Espacial Europea, lanzado al espacio en 2009, incluía instrumentos que estaban congelados a 0,1 Kelvin, un ajuste necesario para evitar que la radiación de microondas empañe la cámara satelital integrada visión. Esto se logró después del lanzamiento en cuatro pasos, algunos de los cuales involucraron preparaciones circulantes de hidrógeno y helio.
En 2013, un enfoque único para bajar la temperatura permitió a los investigadores de la Universidad Ludwig-Maximilian de Munich en Alemania para forzar a un pequeño número de átomos en una disposición que parecía no solo alcanzar el cero absoluto, sino descender eso. Utilizaron imanes y láseres para mover un grupo de 100.000 átomos de potasio a un estado con una temperatura negativa en la escala absoluta.
