Фізикам температуру калію вдалося опустити нижче абсолютного нуля

Группа дослідників у галузі фізики з Німеччини створила квантове хмара атомів калію, в якому енергія розподілена таким чином, що температура його має від'ємне абсолютне значення. Короткий зміст роботи, опублікованої в журналі Science, передає ScienceNow.

От енергії окремих атомів або молекул тіла залежить його середня температура. Більшість часток, як правило, має низьку енергією, високоенергетичними ж є меншість. Кількість більш енергетичність молекул при підвищенні температури збільшується, стаючи в межі (в умовах нескінченної температури) рівномірним.

Распределеніе в газі енергій частіц в науці відомо як розподіл Больцмана. У більш ранніх роботах з квантової фізики вчені демонстрували, що далеко не завжди воно мало виконуватися. Так, можна уявити, теоретично, тіло, розподіл енергій в якому буде обернено розподілу Больцмана, іншими словами, більшість частинок будуть перебувати в високоенергетичних стані, тоді як нижні рівні розподілу енергії будуть "пустувати". У такого тіла буде негативна абсолютна температура, що авторам нового дослідження і вдалося показати.

Іспользуя лазерні промені, вчені розподілили у вузлах правильної решітки атоми калія на спеціальній підкладці. Перебуваючи у вакуумі, частинки були охолоджені до температури, яка була близька до абсолютного нуля (- 273 градуси Цельсія). Енергія частинок "калієвого хмари", таким чином, також була близька до мінімуму.

Ісследователі потім різко поміняли місцеве магнітное поле після того, як атоми були стабілізовані в низькій енергетичному стані. Зміни призвели до того, що атоми стали сильно притягатися один до одного замість невеликого відштовхування. Фактично, вони опинилися на вершині потенційної енергії в один і той же час. Однак, через дії лазерів, частинки продовжували залишатися в цьому стані, а не стали рухатися, втрачаючи при цьому енергію.

По словами вчених, дослідження тіл з негативною температурою цікаво не тільки з точки зору термодинаміки, такі тіла можуть виступати в якості моделі темної енергії, що відповідає за прискорене розширення Вселенной.

• Новое антибактериальное покрытие на основе белка "прыгающих блох" блокирует 100% бактерий
• Технология под рукой: сенсорные экраны смартфонов помогут следить за уровнем гидратации организма
• Эпоха экзафлопсных суперкомпьютеров наступила — что это значит и на что они способны?
• Частое использование ChatGPT связано с одиночеством и эмоциональной зависимостью
• Стартап по натрий-железным батареям готов бросить вызов литий-ионным батареям для долгосрочного хранения энергии
• ABB разрабатывает высокоманевренный и высокоэффективный морской винт
• Изменения симметрии в крошечных кристаллах под воздействием света позволяют исследователям создавать материалы с заданными свойствами
• Солнечная пленка, которую можно наклеить где угодно для генерации энергии