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科学家发送的原子云在绝对零度以下

2021

绝对零度 - 零度开尔文,或-459.67华氏度 - 被教科书定义理解为绝对最冷的任何东西,即原子实际上失去所有动能并完全停止移动的温度阈值(或者在哪个熵达到最低值)。 没有什么比完全静止更可取,因此绝对零度就像能量一样低能量。 对? 但研究人员发现情况并非如此。 通过弄乱系统中高能和低能原子的分布,德国慕尼黑大学的一组物理学家创造了它所定义的负温度系统 - 一个温度在绝对零度以南的系统。

研究人员用丘陵和山谷描述了他们的系统(图片)。 在绝对零度时,一组原子没有能量并且一动不动,因此所有原子都位于山谷的底部。 当温度上升到绝对零度以上时会发生变化,但并非全部变化 - 一些粒子获得了大量能量,而一些粒子获得了一点点,所以现在原子具有不同的能量并且沿着山坡延伸,伸展从山谷到山顶。 物理学说这个系统中最无序的状态发生在沿斜坡的每个点都有相同数量的粒子,这是正温度标度的顶部 - 进一步增加能量,粒子将不再均匀分布,降低系统的熵(有关所有这些的更详细描述,请点击“新科学家”的文章)。

关键是,当你在能量山顶上有一些高能粒子和谷中有一些更大数量的粒子时,你处于正温度范围内。 因此,为了达到他们的理论负温标度,慕尼黑大学的研究人员强迫该模型翻转,在山顶上放置比在山谷中更多的高能粒子。 新科学家说:

产生的温度计是弯曲的,刻度从零开始,斜坡上升到无穷大,然后跳到负无穷大,然后通过负数增加,直到达到负绝对零度,这对应于位于顶部的所有粒子。能量山。

我只想说这不是在地球上自然发生的事情。 研究人员通过将原子置于绝对零度以上的真空中,大多数粒子处于低能状态,然后使用激光将大部分粒子推向能量山,进入高能态,从而进入负温度范围。 在纸面上,这种反向能量分布是负温度系统。

这不仅仅是因为看起来我们已经通过温度的下限进行钻探,而是因为负温度系统可以帮助物理学家尝试在正温度范围内无法实现的量子相互作用。 去消极总是很有趣,特别是如果你进入某些宇宙学理论,认为每个粒子都有一个反粒子(正面和负面)。 例如,我们可以看到宇宙,然后是黑暗的宇宙,其暗能量被认为对宇宙施加负压。 也许那些神秘的东西也表现出负温度。

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