绝对零是最低的理论温度,科学家将其定义为459.67华氏度(负273.15摄氏度)。甚至是比外太空冷。到目前为止,我们所知道的还没有达到绝对的零。但是,甚至有可能实现这一令人震惊的里程碑吗?
要回答这个问题,让我们打开包装实际上是什么温度。我们倾向于将温度视为有多热或冷的事物,但实际上是对系统中所有颗粒的能量或振动的量度。热对象具有更多的能量,因此它们的颗粒可以更快地振动。颗粒根本没有能量的点 - 因此,停止移动 - 定义为绝对零。
科学家有兴趣达到这些低温,因为当粒子放慢速度时,出现了很多有趣的量子效应。一个基本原则量子力学是波粒偶性 - 诸如光光子之类的粒子可以作为粒子或波浪行为的现象,说Sankalpa Ghosh德里印度理工学院的理论凝结物理学家。
在处理量子机械粒子时,重要的是要记住它们的“难以区分性” - “不可能尽可能多地跟踪粒子或波浪,” Ghosh在一封电子邮件中告诉Live Science。 “它的起源可以追溯到著名的海森堡不确定性原则,该原则量化了量子机械测量的概率性质(这意味着,当精确测量粒子的位置时,它的动量就不太确切,反之亦然。这种概率的性质为量子机械粒子带来了波浪的特性。”
这种量子波样行为的范围通过热de Broglie波长和颗粒间距离的比例表示。在正常的温度下,这种量子行为可以忽略不计,但是随着颗粒变冷,奇怪的影响开始出现。
Ghosh说:“ [这个比率]随着温度下降而变得更大,而绝对零是无穷大的。” “量子现象如超级流动性(无摩擦的流动),超导性(电流流动,没有任何阻力)和超速原子凝结,这都是由于这种情况而发生的。”
1990年代的早期超低实验使用一种称为激光冷却的技术开始探测这些效果。 “光在原子上施加力,使它们变慢至合理的寒冷温度,约为1 kelvin(减去272.15 c或减去457.87 F),”说克里斯托弗脚,牛津大学的超低物理学家。 “ [足够低]可以看到固体和液体中的量子行为,但是对于我们研究的气体,我们需要10秒的纳米 - 凯文温度才能获得这些量子作用。”
实验室中记录的最低温度该团队是由德国在德国实现的。该团队将磁性气体原子掉落在400英尺(120米)的塔下,不断地打开和关闭磁场,以减慢颗粒的速度几乎完全停滞。在这种类型的实验中,称为磁陷阱冷却,气态颗粒达到了令人难以置信的38 picokelvin -38万亿摄氏度的摄氏摄氏度高于绝对零以上,并且在该范围内,开始观察气体中的量子效应。
但是,尝试进一步冷却材料有什么意义吗?根据脚,可能不是。他说:“我们对这些量子效应比达到绝对零更感兴趣。” “激光冷却原子已经在定义通用时间(原子时钟)和量子计算机中的原子标准中使用。低温工作仍处于研究阶段,人们正在使用这些方法来检验普遍的物理理论。”
目前,最终的38万亿个学位不可能冷静下来,并且必须克服几个障碍才能成为现实。实际上,即使我们要达到绝对零,由于测量技术的不精确,我们可能会完全错过它。
脚说:“有了当前的乐器,您无法确定它是零还是非常小的数字。” “要测量绝对零,您实际上需要一个无限准确的温度计,这超出了我们当前的测量系统。”