Théoriquement, le zéro absolu est la température la plus froide possible n'importe où dans l'univers. C'est la base de l'échelle Kelvin, l'une des trois échelles de température utilisées dans la physique et la vie quotidiennes. Le zéro absolu correspond à 0 degré Kelvin, écrit 0 K, ce qui équivaut à -273,15 ° Celsius (ou centigrade) et -459,67 ° Fahrenheit. L'échelle Kelvin ne comprend ni nombres négatifs ni symboles de degré.
La température elle-même est une mesure du mouvement des particules, et au zéro absolu, toutes les particules dans la nature ont un mouvement associé aux vibrations minimal, avec un niveau de mouvement minuscule au niveau de la mécanique quantique niveau. Les scientifiques ont frôlé le zéro absolu dans des conditions de laboratoire, mais ne l'ont jamais atteint.
Les trois échelles de température et le zéro absolu
Le point de fusion (ou de congélation) de l'eau et le point d'ébullition de l'eau sont définis comme 0 et 100 sur l'échelle Celsius, également connue sous le nom d'échelle centigrade. L'échelle Fahrenheit n'a pas été déterminée avec de telles commodités naturelles à l'esprit, et les points de fusion et d'ébullition de l'eau correspondent respectivement à 32 ° F et 212 ° F.
Les échelles Celsius et Kelvin ont la même unité de mesure; c'est-à-dire que chaque augmentation d'un degré de la température Kelvin correspond à une augmentation d'un degré de la température Celsius, bien qu'elles soient décalées de 273,15 degrés.
Pour convertir entre Fahrenheit et Celsius, utilisez :
F=1.8C+32
Les implications physiques du zéro absolu
La possibilité d'atteindre le zéro absolu dans les expériences scientifiques est limitée par le fait que plus un scientifique se rapproche du zéro absolu, plus il est difficile d'évacuer la chaleur restante du système - intervenir sur les quelques collisions atomiques restantes est pratiquement impossible. En 1994, le National Institute of Standards and Technology de Boulder, Colorado, a atteint une température record de 700 nK, ou 700 milliardièmes de degré, et en 2003, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology l'ont abaissé à 450 pK ou 0,45 nK.
Dans des limites de température normales et quotidiennes, de nombreuses réactions physiques et chimiques ralentissent sensiblement. Pensez au démarrage de votre voiture par une froide matinée d'hiver par rapport à la même tâche par une fraîche journée d'automne, ou à la rapidité avec laquelle les réactions de votre corps deviennent plus rapides lorsque vous vous échauffez en faisant de l'exercice.
Expériences notables
L'observatoire Planck de l'Agence spatiale européenne, lancé dans l'espace en 2009, comprenait des instruments gelés à 0,1 Kelvin, un ajustement nécessaire pour empêcher le rayonnement micro-ondes d'obscurcir la caméra satellite embarquée vision. Ceci a été réalisé après le lancement en quatre étapes, dont certaines impliquaient des préparations circulantes d'hydrogène et d'hélium.
En 2013, une approche unique pour abaisser la température a permis aux chercheurs de l'Université Ludwig-Maximilian de Munich à L'Allemagne à forcer un petit nombre d'atomes dans un arrangement qui semblait non seulement atteindre le zéro absolu, mais aussi descendre en dessous il. Ils ont utilisé des aimants et des lasers pour déplacer un amas de 100 000 atomes de potassium dans un état de température négative à l'échelle absolue.