Фото: Джеймс Гловер
Физики не склонны свободно использовать универсальный язык, поэтому, поскольку лорд Кельвин назвал базовую меру своей температурной шкалы «абсолютный ноль», это должно быть признаком того, что существует «абсолютная» природа меры, которую следует принимать всерьез,
В отличие от шкалы Цельсия, где 0 градусов - точка замерзания пресной воды, или шкала Фаренгейта, где 0 - стабильная температура смеси воды, льда, хлорида аммония и морской соли, 0 Кельвин - абсолютный ноль - теоретически самая холодная вещь, которую только можно представить. Это температура, когда все движение приходит в движение, когда молекулы перестают дрожать, а атомы перестают двигаться.
В « Природе» Зея Мерали рассказывает о работе Стефана Брауна и его коллег, группы физиков, которым удалось свергнуть абсолютизм Кельвина, создав «атомный газ с температурой ниже абсолютной нуля».
С помощью тщательно продуманного подхода - использования лазеров и быстро меняющихся магнитных полей - ученые выяснили, как заставить атомы временно приобретать энергии ниже абсолютного нуля. Ученые манипулировали облаком атомов калия, захваченных лазерами, говорит Мерали:
При положительных температурах атомы отталкиваются, делая конфигурацию стабильной. Затем команда быстро отрегулировала магнитные поля, заставляя атомы притягивать, а не отталкивать друг друга. «Это внезапно переводит атомы из их наиболее стабильного состояния с самой низкой энергией в состояние с максимально возможной энергией, прежде чем они смогут реагировать», - говорит Шнайдер. «Это похоже на прогулку по долине, а затем мгновенно оказаться на вершине горы».
При положительных температурах такое обращение будет нестабильным, и атомы разрушатся внутрь. Но команда также скорректировала поле захвата лазера, чтобы сделать его более энергетически выгодным для атомов, чтобы они удерживались на своих позициях. Этот результат, описанный сегодня в « Науке», отмечает переход газа от чуть выше абсолютного нуля к нескольким миллиардным долям Кельвина ниже абсолютного нуля.
Исследователи полагают, что если бы новые материалы каким-то образом могли быть сделаны из атомов ниже точки замерзания, то они, вероятно, действовали бы каким-то очень странным образом.
Например, Рош и его коллеги подсчитали, что, хотя облака атомов обычно притягиваются вниз под действием силы тяжести, если часть облака имеет отрицательную абсолютную температуру, некоторые атомы будут двигаться вверх, очевидно, бросая вызов гравитации.
Кажется, даже в физике некоторые правила созданы для того, чтобы их нарушать.
Больше от Smithsonian.com:
Самое холодное место во Вселенной
Абсолютный ноль
