Teoretski, apsolutna nula je najhladnija temperatura koja je moguća bilo gdje u svemiru. To je osnova za Kelvinovu ljestvicu, jednu od tri temperaturne ljestvice koje se koriste u svakodnevnoj fizici i životu. Apsolutna nula odgovara 0 stupnjeva Kelvina, zapisano kao 0 K, što je ekvivalentno -273,15 ° C (ili Celzijusa) i -459,67 ° Fahrenheita. Kelvinova ljestvica ne uključuje niti negativne brojeve niti simbole stupnja.
Sama temperatura je mjera kretanja čestica, a na apsolutnoj nuli svih čestica u prirodi imaju minimalno gibanje povezano s vibracijama, s minimalnom razinom kretanja na kvantno-mehaničkom nivo. Znanstvenici su se primamljivo približili postizanju apsolutne nule u laboratorijskim uvjetima, ali je nikada nisu postigli.
Tri temperaturne ljestvice i apsolutna nula
Tačka topljenja (ili smrzavanja) vode i vrelište vode definirane su kao 0 i 100 na Celzijevoj skali, poznatoj i kao ljestvica Celzijusa. Fahrenheitova ljestvica nije određena s obzirom na takve prirodne pogodnosti, a tališta i vrelišta vode odgovaraju 32 ° F i 212 ° F.
Celzijeva i Kelvinova ljestvica imaju istu mjernu jedinicu; to jest, svaki porast Kelvinove temperature za jedan stupanj odgovara porastu Celzijeve temperature za jedan stupanj, iako su oni nadoknađeni za 273,15 stupnjeva.
Za pretvorbu između Fahrenheita i Celzija koristite:
F = 1,8C + 32
Fizičke implikacije apsolutne nule
Izvodljivost postizanja apsolutne nule u znanstvenim eksperimentima ograničena je činjenicom da što se znanstvenik približava apsolutnoj nuli, to je teže ukloniti svu preostalu toplinu iz sustava - interveniranje u nekoliko preostalih atomskih sudara je gotovo nemoguće. Godine 1994. Nacionalni institut za standarde i tehnologiju u Boulderu u Koloradu postigao je rekordno nisku temperaturu od 700 nK, ili 700 milijarditih dijelova stupnja, a 2003. istraživači s Massachusetts Institute of Technology to su spustili na 450 pK ili 0,45 nK.
Pod normalnim, svakodnevnim temperaturnim ograničenjima, mnoge fizičke i kemijske reakcije osjetno se usporavaju. Razmislite o pokretanju automobila hladnog zimskog jutra u usporedbi s istim zadatkom hladnog jesenskog dana ili o tome koliko brže postaju reakcije u vlastitom tijelu kada se vježbom zagrijavate.
Značajni eksperimenti
Opservatorij Europske svemirske agencije Planck, lansiran u svemir 2009. godine, uključivao je instrumente koji su bili zamrznuti na 0,1 Kelvina, prilagodba potrebna da se spriječi da mikrovalno zračenje zamuti satelitske kamere na brodu vizija. To je postignuto nakon lansiranja u četiri koraka, od kojih su neki uključivali pripravke za kruženje vodika i helija.
Jedinstveni pristup snižavanju temperature 2013. omogućio je istraživačima sa Sveučilišta Ludwig-Maximilian u Münchenu u Njemačka prisiliti mali broj atoma u aranžman koji je izgleda ne samo da je dosegao apsolutnu nulu već je išao ispod to. Koristili su magnete i lasere za pomicanje nakupine od 100 000 atoma kalija u stanje s negativnom temperaturom na apsolutnoj skali.