Ученые смогли достичь уровня температуры ниже абсолютного минимума. Как известно, абсолютным минимумом принято называть 273,15 градуса по Цельсию.
Согласно недавно проведенным исследованиям, ученые смогли достичь нового нижнего уровня установленного ранее абсолютного минимума. Согласно шкале Кельвина, абсолютный ноль составляет 273,15 градуса по Цельсию, и при достижении данного уровня замерзает даже самый легкий из существующих элементов – водород: он становится полностью неподвижным, то есть полностью замерзает.
Холод как искусство
Для того чтобы сгенерировать отрицательную температуру, учеными была создана специальная система, внутри которой атомы были ограничены жестким пределом того, каким уровнем энергии они могут обладать. Чтобы воплотить данный эксперимент в жизнь, ученые-физики взяли 100 тысяч атомов и заморозили их до температуры, равной в одну миллиардную 1 градуса по Кельвину. Частицы атомов были заморожены в специально сконструированной вакуумной камере, полностью изолированной от влияния внешней среды. Для того чтобы иметь возможность максимально точно контролировать действия атомов, исследователями была применена сила магнитных и лазерных лучей.
Как пояснили ученые, уровень температуры вещества зависит в конечном итоге лишь от того, сколько потенциальной энергии присутствует у атома, а также сколько может образоваться энергии от взаимодействия между ними. Стоит также отметить, что температура атома довольно тесно связана с уровнем давления – чем горячее становится объект, тем сильнее он расширяется, и наоборот.
Для того чтобы окончательно убедиться в том, что газ может иметь уровень температуры ниже абсолютного нуля, требовалось сделать условия наподобие тех, в которых атомы не могли бы иметь более-менее существенной энергии, а от происходящего отталкивания атомов рождалось бы намного больше энергии, нежели при их притяжении.
Подобный эксперимент ранее получалось сделать в наномасштабе. Исследователь Симон Браун из Мюнхенского университета (Германия), рассуждая на данную тему, предположил, что в будущем полученные данные можно будет успешно пробовать использовать при создании новых сверхэффективных тепловых двигателей. Работа подобных двигателей полностью опирается на преобразование полученной тепловой энергии в механическую. По теории, с температурами отрицательного уровня подобные тепловые двигатели могли бы иметь производительность, превышающую 100 процентов, хотя по логике это и кажется невозможным, констатировали аналитики раздела "Новости Hi-tech" журнала для инвесторов "Биржевой лидер".
Холод, способный заморозить даже самый легкий элемент в природе
Абсолютный ноль температуры – это минимальный уровень предела температуры, который может достичь физическое тело в нашей Вселенной. Также абсолютный ноль является началом при отсчете температурной шкалы. Еще в 1954 году на десятой Генеральной конференции по весам и мерам была установлена термодинамическая температурная шкала с использованием одной реперной точкой – минус 273,16 градуса по Цельсию.
Совместными работами знаменитых ученых-физиков Кельвина, Клаузиуса и Карно было установлено, что абсолютный ноль расположен на уровне минус 273,16 градуса по Цельсию.
Британский ученый Фарадей смог достичь уровня температуры в минус 110 градусов по Цельсию, так что на пути к абсолютному нулю оставалось пройти «всего» 163 градуса. Основная сложность достижения данного уровня заключается в трудности охлаждения физического тела. В данном случае ученые часто вспоминают знаменитое выражение Френсиса Бэкона: «Наша природа с большим трудом дает нам холод».
Несмотря на все трудности, получать холодную температуру все же получалось. Так, стоит напомнить, что тот же Бэкон выразил и другую, также вошедшую в историю, но более знаменитую фразу: «Знание есть сила». Для того чтобы оживить или покорить хотя бы один из «постоянных» газов, необходимо было найти совершенно новый метод по снижению уровня температуры, который был бы способен оторваться от установленной ранее «фарадеевской границы» еще на несколько десятков градусов вниз, говорят аналитики раздела "Новости Hi-tech" журнала для инвесторов "Биржевой лидер".
Автор: Василий Бычков
