Υπάρχουν αρνητικές θερμοκρασίες Kelvin;
Μια θερμοκρασία –5 °C δεν προκαλεί εντύπωση μέσα σε μια χειμωνιάτικη νύχτα. Για έναν Φυσικό όμως, η απόλυτη κλίμακα Kelvin δεν επιτρέπει αρνητικές τιμές, αφού το χαμηλότερο όριο είναι το απόλυτο μηδέν. Κι όμως, υπάρχουν καταστάσεις που ορίζονται ως αρνητικές θερμοκρασίες Kelvin.
Η κατανομή Maxwell-Boltzmann
Η κατανομή Maxwell-Boltzmann περιγράφει πώς κατανέμονται οι ενέργειες των σωματιδίων. Σε θετική θερμοκρασία, τα περισσότερα έχουν μέσες ενέργειες, λίγα χαμηλές και λίγα υψηλές. Αν θέλαμε τα περισσότερα να βρίσκονται σε υψηλή ενέργεια, σε ένα κλασικό σύστημα θα χρειαζόταν άπειρη ενέργεια.
Το πείραμα του 2013
Το 2013, μια Γερμανική ερευνητική ομάδα πέτυχε την αντιστροφή αυτής της κατανομής. Ψύχοντας περίπου 100.000 άτομα σε θάλαμο υπερυψηλού κενού, σε μερικά δισεκατομμυριοστά Kelvin, τα παγίδευσαν σε «οπτικό πλέγμα» με laser. Παρά την πολύ χαμηλή ενέργεια, τα άτομα μπορούσαν να μετακινούνται μέσω φαινομένου σήραγγας.
Οι ερευνητές τα οδήγησαν στο ανώτατο όριο ενέργειας —κινητικής, δυναμικής και αλληλεπίδρασης— και πέτυχαν αρνητική θερμοκρασία, στα –μερικά δισεκατομμυριοστά Kelvin.
Θερμότερη από κάθε θετική
Το εντυπωσιακό είναι ότι η αρνητική θερμοκρασία Kelvin είναι θερμότερη από οποιαδήποτε θετική. Πρόκειται για μια ανακάλυψη που αλλάζει την κατανόηση μας στη θερμοδυναμική.
Στη 2η και τελευταία ανάρτηση της σειράς θα δούμε τις προεκτάσεις αυτής της ιδέας.
Αν σου άρεσε το άρθρο για τα αρνητικά Kelvin, μπορείς να συνεχίσεις την ανάγνωση με ένα άρθρο σχετικό με την ανακάλυψη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων ή ένα άρθρο σχετικό με τη στατιστική μηχανική.
