Δημιούργησαν θερμοκρασίες χαμηλότερες του απόλυτου μηδενός

Το απόλυτο μηδέν, δηλαδή οι μηδέν βαθμοί Κέλβιν ή -273,15 βαθμοί Κελσίου, θεωρείται ότι είναι η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία που μπορεί να επιτευχθεί. Όμως Γερμανοί ερευνητές κατάφεραν πρόσφατα να καταγράψουν ακόμα χαμηλότερες θερμοκρασίες, χρησιμοποιώντας ένα κβαντικό αέριο.

Η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Ludwig Maximilian στο Μόναχο δημιούργησε το κβαντικό αέριο από άτομα καλίου, χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό λέηζερ και μαγνητικών πεδίων. Κατά αυτόν τον τρόπο κατόρθωσαν να κάνουν τα άτομα να έλκονται μεταξύ τους αντί να απωθούνται, και έτσι εκδηλώθηκαν οι υπό του απόλυτου μηδενός ιδιότητες του αερίου.

«Αυτή η διαδικασία μετατοπίζει τα άτομα από την πιο σταθερή, χαμηλής ενέργειας κατάστασή τους, στην υψηλότερη δυνατή ενεργειακή κατάσταση, προτού μπορέσουν να αντιδράσουν», δήλωσε ο Ούλριχ Σνάιντερ, μέλος της ομάδας. «Είναι σαν να περπατάς σε μια κοιλάδα, και ξαφνικά να βρίσκεσαι σε μια βουνοκορφή», πρόσθεσε.

Το απόλυτο μηδέν είχε οριστεί θεωρητικά ως το χαμηλότερο όριο θερμοκρασίας σε συσχετισμό με τη μέση ποσότητα ενέργειας των σωματιδίων. Στο απόλυτο μηδέν θεωρείται ότι τα σωματίδια φέρουν μηδενική ενέργεια.

Στο πεδίο της υπό του απόλυτου μηδενός θερμοκρασίας, η ύλη αρχίζει να παρουσιάζει παράξενες ιδιότητες. Συστάδες ατόμων συμπαρασύρονται προς τα πάνω αντί προς τα κάτω, ενώ η ικανότητα της συνολικής δομής στο να μην καταρρέει θυμίζει την ιδιότητα του σύμπαντος που διαστέλλεται αντί να συστέλλεται λόγω των βαρυτικών έλξεων. Η ανακάλυψη της επιστημονικής ομάδας μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση αυτού του κοσμικού φαινομένου.

Εξάλλου, η δυνατότητα παραγωγής μίας σχετικά σταθερής ουσίας σε έως τώρα αφάνταστα χαμηλές θερμοκρασίες, θα επιτρέψει στους φυσικούς να μελετήσουν και να κατανοήσουν καλύτερα αυτή την παράξενη κατάσταση, και πιθανώς θα οδηγήσει σε άλλες καινοτομίες, όπως στη δημιουργία νέων μορφών ύλης στο εργαστήριο.

Οι αρνητικές θερμοκρασίες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή θερμικών μηχανών. Οι μηχανές αυτές θυμίζουν τις γνωστές μηχανές καύσης, μετατρέποντας θερμική ενέργεια σε μηχανικό έργο, αλλά έχουν απόδοση πάνω από 100%, κάτι που φαντάζει φυσικά αδύνατο. Απορροφώντας ενέργεια τόσο από θερμότερες όσο και από πιο κρύες ουσίες, καταλήγουν να παράγουν έργο που αντιστοιχεί σε μεγαλύτερη ενέργεια από αυτή των θερμότερων ουσιών.