Theoretisch is het absolute nulpunt de koudste temperatuur die overal in het universum mogelijk is. Het is de basis voor de Kelvin-schaal, een van de drie temperatuurschalen die in de dagelijkse natuurkunde en het leven worden gebruikt. Het absolute nulpunt komt overeen met 0 graden Kelvin, geschreven als 0 K, wat overeenkomt met -273,15 ° Celsius (of Celsius) en -459,67 ° Fahrenheit. De Kelvin-schaal bevat geen negatieve getallen of gradensymbolen.
Temperatuur zelf is een maat voor de beweging van deeltjes, en bij het absolute nulpunt zijn alle deeltjes in de natuur minimale trillingsgerelateerde beweging hebben, met een minuscuul bewegingsniveau op het kwantummechanische niveau. Wetenschappers zijn in laboratoriumomstandigheden verleidelijk dicht bij het absolute nulpunt gekomen, maar hebben het nooit bereikt.
De drie temperatuurschalen en het absolute nulpunt
Het smelt- (of vriespunt) van water en het kookpunt van water worden gedefinieerd als 0 en 100 op de Celsius-schaal, ook bekend als de Celsius-schaal. De Fahrenheit-schaal is niet bepaald met dergelijke natuurlijke gemakken in gedachten, en het smelt- en kookpunt van water komen overeen met respectievelijk 32 ° F en 212 ° F.
De Celsius- en Kelvin-schalen hebben dezelfde maateenheid; dat wil zeggen, elke stijging van één graad in de temperatuur in Kelvin komt overeen met een stijging van één graad in de temperatuur van Celsius, hoewel ze worden gecompenseerd door 273,15 graden.
Gebruik om te converteren tussen Fahrenheit en Celsius:
F=1,8C+32
De fysieke implicaties van Absolute Zero
De haalbaarheid van het bereiken van het absolute nulpunt in wetenschappelijke experimenten wordt beperkt door het feit dat hoe dichter bij het absolute nulpunt een wetenschapper komt, hoe moeilijker het is om de resterende warmte uit het systeem te verwijderen - ingrijpen op de weinige overgebleven atoombotsingen is vrijwel onmogelijk. In 1994 bereikte het National Institute of Standards and Technology in Boulder, Colorado, een record lage temperatuur van 700 nK, of 700 miljardste van een graad, en in 2003 verlaagden onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology dit tot 450 pK of 0,45 nK.
Onder normale, alledaagse temperatuurbeperkingen vertragen veel fysische en chemische reacties merkbaar. Denk aan het starten van je auto op een koude winterochtend in vergelijking met dezelfde taak op een koele herfstdag, of aan hoeveel sneller de reacties in je eigen lichaam worden als je opwarmt door te sporten.
opmerkelijke experimenten
Het Planck-observatorium van de European Space Agency, gelanceerd in de ruimte in 2009, bevatte instrumenten die waren bevroren tot 0,1 Kelvin, een aanpassing die nodig is om te voorkomen dat microgolfstraling de satellietcamera's aan boord vertroebelt visie. Dit werd bereikt na de lancering in vier stappen, waarvan sommige met circulerende preparaten van waterstof en helium.
In 2013 konden onderzoekers van de Ludwig-Maximilian Universiteit van München dankzij een unieke benadering om de temperatuur te verlagen, Duitsland dwingt een klein aantal atomen in een opstelling die niet alleen het absolute nulpunt lijkt te bereiken, maar er ook onder gaat het. Ze gebruikten magneten en lasers om een cluster van 100.000 kaliumatomen in een toestand te brengen met een negatieve temperatuur op de absolute schaal.