Absolute Zero คืออะไร?

ตามทฤษฎีแล้ว ศูนย์สัมบูรณ์คืออุณหภูมิที่เย็นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในจักรวาล เป็นพื้นฐานสำหรับมาตราส่วนเคลวิน ซึ่งเป็นหนึ่งในสามระดับอุณหภูมิที่ใช้ในชีวิตประจำวันและฟิสิกส์ ศูนย์สัมบูรณ์สอดคล้องกับ 0 องศาเคลวิน เขียนเป็น 0 K ซึ่งเทียบเท่ากับ -273.15° องศาเซลเซียส (หรือเซนติเกรด) และ -459.67° ฟาเรนไฮต์ มาตราส่วนเคลวินไม่รวมถึงตัวเลขติดลบหรือสัญลักษณ์องศา

อุณหภูมิเป็นตัววัดการเคลื่อนที่ของอนุภาค และที่ศูนย์สัมบูรณ์ อนุภาคทั้งหมดในธรรมชาติ มีการเคลื่อนไหวที่เกี่ยวข้องกับการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด โดยมีระดับการเคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยที่กลไกควอนตัม ระดับ นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใกล้ถึงค่าศูนย์สัมบูรณ์อย่างยั่วเย้าในสภาพห้องปฏิบัติการ แต่ไม่เคยบรรลุถึงระดับนั้นเลย

จุดหลอมเหลว (หรือจุดเยือกแข็ง) ของน้ำและจุดเดือดของน้ำถูกกำหนดเป็น 0 และ 100 ในระดับเซลเซียสหรือที่เรียกว่าระดับเซนติเกรด มาตราส่วนฟาเรนไฮต์ไม่ได้ถูกกำหนดโดยคำนึงถึงความสะดวกตามธรรมชาติดังกล่าว และจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของน้ำจะสัมพันธ์กับ 32° F และ 212° F ตามลำดับ

มาตราส่วนเซลเซียสและเคลวินมีหน่วยวัดเหมือนกัน นั่นคืออุณหภูมิเคลวินที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 1 องศาจะสอดคล้องกับอุณหภูมิเซลเซียสที่เพิ่มขึ้น 1 องศาแม้ว่าจะชดเชย 273.15 องศาก็ตาม

ในการแปลงระหว่างฟาเรนไฮต์และเซลเซียส ให้ใช้:

ความเป็นไปได้ในการไปถึงศูนย์สัมบูรณ์ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์นั้นถูกจำกัดโดยข้อเท็จจริงที่ว่ายิ่งนักวิทยาศาสตร์เข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์มากเท่าใด ยิ่งยากต่อการกำจัดความร้อนที่เหลืออยู่ออกจากระบบ – การแทรกแซงการชนกันของอะตอมที่เหลืออยู่เพียงเล็กน้อยนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย เป็นไปไม่ได้ ในปี 1994 สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติในเมืองโบลเดอร์ รัฐโคโลราโด มีอุณหภูมิต่ำสุดเป็นประวัติการณ์ที่ 700 nK หรือ 700 พันล้านองศา และในปี 2546 นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ลดระดับนี้เหลือ 450 pK หรือ 0.45 เอ็นเค

ภายใต้ข้อจำกัดของอุณหภูมิปกติในแต่ละวัน ปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีหลายอย่างช้าลงอย่างเห็นได้ชัด ลองนึกถึงการสตาร์ทรถของคุณในช่วงเช้าของฤดูหนาวที่หนาวเย็นเมื่อเทียบกับงานเดียวกันในวันที่อากาศเย็นในฤดูใบไม้ร่วง หรือว่าปฏิกิริยาในร่างกายของคุณจะเร็วขึ้นมากเพียงใดเมื่อคุณร้อนขึ้นด้วยการออกกำลังกาย

หอดูดาว Planck ของ European Space Agency ซึ่งเปิดตัวสู่อวกาศในปี 2009 รวมถึงเครื่องมือที่ถูกแช่แข็งด้วย เป็น 0.1 เคลวิน การปรับที่จำเป็นเพื่อป้องกันรังสีไมโครเวฟจากเมฆบนกล้องดาวเทียมของ วิสัยทัศน์ ซึ่งทำได้หลังจากปล่อยในสี่ขั้นตอน ซึ่งบางส่วนเกี่ยวข้องกับการเตรียมไฮโดรเจนและฮีเลียมหมุนเวียน

ในปี 2013 วิธีพิเศษในการลดอุณหภูมิทำให้นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยลุดวิก-แม็กซิมิเลียนแห่งมิวนิกใน เยอรมนีบังคับอะตอมจำนวนเล็กน้อยให้อยู่ในการจัดเรียงที่ไม่เพียงแต่จะไปถึงศูนย์สัมบูรณ์แต่ยังต่ำกว่า มัน. พวกเขาใช้แม่เหล็กและเลเซอร์เพื่อย้ายคลัสเตอร์ของอะตอมโพแทสเซียม 100,000 อะตอมให้อยู่ในสภาพที่มีอุณหภูมิติดลบในระดับสัมบูรณ์