Teoricamente, lo zero assoluto è la temperatura più fredda possibile in qualsiasi parte dell'universo. È la base per la scala Kelvin, una delle tre scale di temperatura utilizzate nella fisica e nella vita quotidiana. Lo zero assoluto corrisponde a 0 gradi Kelvin, scritto come 0 K, che equivale a -273,15° Celsius (o centigradi) e -459,67° Fahrenheit. La scala Kelvin non include né numeri negativi né simboli di grado.
La temperatura stessa è una misura del movimento delle particelle e, allo zero assoluto, tutte le particelle in natura hanno un movimento minimo associato alle vibrazioni, con un minuscolo livello di movimento a livello quantomeccanico livello. Gli scienziati si sono avvicinati in modo allettante al raggiungimento dello zero assoluto in condizioni di laboratorio, ma non l'hanno mai raggiunto.
Le tre scale di temperatura e lo zero assoluto
Il punto di fusione (o congelamento) dell'acqua e il punto di ebollizione dell'acqua sono definiti come 0 e 100 sulla scala Celsius, nota anche come scala centigrada. La scala Fahrenheit non è stata determinata tenendo conto di tali comodità naturali e i punti di fusione e di ebollizione dell'acqua corrispondono rispettivamente a 32° F e 212° F.
Le scale Celsius e Kelvin hanno la stessa unità di misura; cioè, ogni aumento di un grado della temperatura Kelvin corrisponde a un aumento di un grado della temperatura Celsius, sebbene siano compensati di 273,15 gradi.
Per convertire tra Fahrenheit e Celsius, usa:
F=1,8C+32
Le implicazioni fisiche dello zero assoluto
La possibilità di raggiungere lo zero assoluto negli esperimenti scientifici è limitata dal fatto che più uno scienziato si avvicina allo zero assoluto, più è difficile rimuovere il calore residuo dal sistema: intervenire sulle poche collisioni atomiche rimanenti è virtualmente impossibile. Nel 1994, il National Institute of Standards and Technology di Boulder, in Colorado, ha raggiunto una temperatura record di 700 nK, o 700 miliardesimi di grado e nel 2003 i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno abbassato questo valore a 450 pK o 0,45 nK.
In condizioni di temperatura normali e quotidiane, molte reazioni fisiche e chimiche rallentano notevolmente. Pensa ad avviare la tua auto in una fredda mattina d'inverno rispetto allo stesso compito in una fresca giornata autunnale, o a quanto più veloci diventano le reazioni del tuo corpo quando ti riscaldi facendo esercizio.
Esperimenti notevoli
L'osservatorio Planck dell'Agenzia spaziale europea, lanciato nello spazio nel 2009, includeva strumenti che erano stati congelati a 0,1 Kelvin, una regolazione necessaria per evitare che le radiazioni a microonde offuscano le telecamere satellitari di bordo visione. Ciò è stato ottenuto dopo il lancio in quattro fasi, alcune delle quali prevedevano la circolazione di preparati di idrogeno ed elio.
Nel 2013, un approccio unico per abbassare la temperatura ha permesso ai ricercatori dell'Università Ludwig-Maximilian di Monaco di La Germania per forzare un piccolo numero di atomi in una disposizione che sembrava non solo raggiungere lo zero assoluto, ma andare al di sotto esso. Hanno usato magneti e laser per spostare un cluster di 100.000 atomi di potassio in uno stato con una temperatura negativa su scala assoluta.