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.

• Учёные обнаружили, что сверхтонкие алмазные мембраны способны вырабатывать электричество
• Учёные разработали жевательную резинку, которая может снижать уровень HPV и опасных бактерий во рту
• Ученые расплавили алмаз при давлении выше, чем в недрах Нептуна
• Учёные превратили спутники Starlink в гигантский сканер верхних слоёв атмосферы
• Новый катализатор позволит сократить расход платины в водородных топливных элементах на 75%
• Управляемые микротрещины помогли создать сверхмалые пиксели из квантовых точек
• Сверхбыстрые рентгеновские импульсы позволили увидеть химические реакции на уровне отдельных атомов
• Квантовый сенсор поможет искать темную материю