Co to jest zero absolutne i czy można to osiągnąć
Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak niska może być temperatura? Co to jest zero absolutne? Czy ludzkość kiedykolwiek będzie w stanie to osiągnąć i jakie możliwości otworzą się po takim odkryciu? Te i inne podobne pytania od dawna zajmują umysły wielu fizyków i po prostu ciekawskich ludzi.
Co to jest zero bezwzględne
Nawet jeśli od dzieciństwa nie lubili fizyki, prawdopodobnie znacie pojęcie temperatury. Dzięki teorii kinetyki molekularnej wiemy, że istnieje pewne połączenie statyczne między nim a ruchami cząsteczek i atomów: im wyższa temperatura dowolnego fizycznego ciała, tym szybciej poruszają się jego atomy i odwrotnie. Powstaje pytanie: "Czy istnieje taki dolny limit, w którym elementarne cząstki zestalają się w miejscu?". Naukowcy uważają, że jest to teoretycznie możliwe, termometr będzie wynosił około -273,15 stopni Celsjusza. Ta wartość jest nazywana zerą absolutną. Innymi słowy, jest to minimalna możliwa granica, do której można schłodzić ciało fizyczne. Istnieje nawet absolutna temperatura skala (skala Kelvin), w którym absolutne zero jest punktem odniesienia, a podział jednostek skali jest równy jeden stopień. Naukowcy na całym świecie nie przestają pracować, aby osiągnąć tę wartość, ponieważ to wróży wielkie perspektywy dla ludzkości.
Dlaczego to takie ważne
Niezwykle niska i ekstremalnie wysokie temperatury blisko związane z pojęciem nadciekłości i nadprzewodnictwa. Zniknięcie rezystancja elektryczna w nadprzewodnikach pozwoli osiągnąć niewyobrażalne wartości wydajności i wyeliminować wszelkie straty energii. Gdyby można było znaleźć sposób, który swobodnie osiągnąłby wartość "zero absolutne", wiele problemów ludzkości zostałoby rozwiązanych. Pociągi unoszące się nad szynami, lżejsze i mniej obszerne silniki, transformatory i generatory, precyzyjna magnetyczna encefalografia, precyzyjne zegary to tylko kilka przykładów tego, co nadprzewodnictwo może wnieść w nasze życie.
Najnowsze osiągnięcia naukowe
We wrześniu 2003 r. Naukowcom z MIT i NASA udało się schłodzić gaz sodowy do rekordowo niskiego poziomu. W trakcie eksperymentu do ostatecznej oceny (absolutne zero) brakowało im tylko pół miliarda stopnia. W procesie testowania, sód zawsze znajdował się w polu magnetycznym, co uniemożliwiało mu dotykanie ścian pojemnika. Gdyby udało się przezwyciężyć barierę temperaturową, ruch cząsteczkowy w gazie całkowicie by się zatrzymał, ponieważ takie chłodzenie wyodrębniłoby całą energię z sodu. Naukowcy wykorzystali technikę, której autor (Wolfgang Ketterle) otrzymał w 2001 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Kluczowym punktem przeprowadzonych testów były procesy kondensacji gazu Bosego-Einsteina. Tymczasem nikt jeszcze nie odwołał trzeciej zasady termodynamiki, zgodnie z którą absolutne zero jest nie tylko nieodpartą, ale i nieosiągalną wielkością. Również ważne Zasada nieoznaczoności Heisenberga i atomy po prostu nie mogą przestać być zakorzenione w miejscu. Tak więc na razie absolutna temperatura zerowa dla nauki pozostaje nieosiągalna, chociaż naukowcy byli w stanie zbliżyć się do niej w nieznacznie niewielkiej odległości.