Физики опустили температуру калия ниже абсолютного нуля

Физики опустили температуру калия ниже абсолютного нуля

Немецкие физики создали квантовое облако атомов калия, распределение энергии в котором таково, что его температура имеет отрицательное абсолютное значение. Работа опубликована в журнале Science, а ее краткое содержание приводит ScienceNow.

Температура тела отражает среднюю энергию его отдельных атомов или молекул. Обычно большинство частиц имеет низкую энергию, а высокоэнергетичными является меньшинство. При повышении температуры количество более энергетичных молекул повышается, и в пределе (при бесконечной температуре) становится равномерным.

Классическое распределение энергий частиц в газе известно как распределение Больцмана. Ранее, в работах по квантовой физике было показано, что оно не всегда обязано выполняться. Теоретически, можно представить тело, в котором распределение энергий будет обратно распределению Больцмана, то есть большинство частиц будут находиться в высокоэнергетичном состоянии, а нижние уровни распределения энергии будут "пустовать". Такое тело будет обладать отрицательной абсолютной температурой, что и удалось продемонстрировать авторам.

Ученые при помощи лазерных лучей распределили атомы калия в узлах правильной решетки на специальной подложке. Частицы находились в вакууме и были охлаждены до температуры, близкой к абсолютному нулю (- 273 градуса Цельсия). Таким образом, энергия частиц "калиевого облака" также была близка к минимуму.

После того, как атомы были стабилизированы в низком энергетическом состоянии, исследователи резко поменяли локальное магнитное поле. В результате изменения, атомы вместо небольшого отталкивания стали сильно притягиваться друг к другу. Фактически, они единовременно оказались на вершине потенциальной энергии. Однако, благодаря действию лазеров, частицы не стали двигаться и терять энергию, а так и остались в этом состоянии.

Исследование тел с отрицательной температурой интересно не только с точки зрения термодинамики. Такие тела, по словам ученых, могут выступать в качестве модели темной энергии, которая "отвечает" за ускоренное расширение Вселенной.

Источник.

 

Температура есть мера кинетической энергии частиц вещества. Движущаяся частица имеет положительную энергию. Остановленная - нулевую. Соответственно и температуру. По законам физики (да и здравого смысла) отрицательной кинетической энергии быть не может в принципе. Соответственно температуры ниже абсолютного нуля тоже. А источник (Лента.вру) ... ещё тот источник...

А Вы почитайте описание, они же в новости его дали. Частицы доведены до того, что кинетическая энергия сведена к минимуму, но при этом задрана потенциальная. Затрачивается энергия для поддержания стабильности, но, при этом традиционное статистическое распределение энергий искорежено. По крайней мере это все вроде как по-крестьянски следует из заметки. Красивая природная модель современных тенденций в некоторых обществах.

Это сообщение отредактировал 6002011 - 7.01.2013 - 02:43:15

Да ладно Это из той-же оперы, как превышение скорости света системой ножниц

Ну похоже вроде как, но не совсем, поскольку со скоростью света - эксперимент теоретический, а с переводом кинетической в потенциальную - физически, ежели конечно верить заметке. Может скоро смогут и Демона Максвелла поймать и локализовать экспериментально?

А я не вижу здесь ничего нового.
Среда где количетво частиц на верхнем энергетическом уровне выше чем на нижнем есть основа всех квантовых генераторов(лазеров, мазеров) и получена ещё в 60-х годах прошлого века.
Здесь просто очередная неграмотная трактовка журналистами.

А нельзя подробнее?
Я, к сожалению, в физике ничего не понимаю, но мне показалось, что кратковременное состояние и относительно стабильное вещество - две заметные разницы. Нет?

"
...
Группе германских физиков под руководством Ульриха Шнайдера (Ulrich Schneider) из Мюнхенского университета Людвига — Максимилиана удалось при помощи лазеров охладить атомы калия в вакууме почти до абсолютного нуля. Тем не менее, как это обычно бывает, полного нуля не получилось, и, поскольку температура всё ещё была положительной, хотя и низкой, атомы отталкивались друг от друга. Затем эти атомы были подвергнуты воздействию магнитного поля, при помощи которого удалось заставить их притягиваться друг к другу. Таким образом, они одномоментно перешли с низкого энергетического уровня на высокий, однако воздействие лазерных лучей специальных ловушек не давало им начать хаотичное движение, повышая температуру (которая определятся хаотичностью движения частиц, а не их энергией) и энтропию в среде.

Увы, пока столь тонкий эксперимент удаётся учёным лишь в некоторой степени: ниже абсолютного нуля получилось продвинуться только на несколько миллиардных градуса. И всё-таки это достижение следует оценивать чрезвычайно высоко: в такой среде энтропия при переходе атомов на более высокий энергетический уровень формально не росла, а падала. Как будто этой экзотики было мало, расчёты показали, что если при температурах выше 0 К атомы притягиваются гравитацией Земли вниз, то даже при 0,000000001 К как минимум часть из них не должна быть подвержена гравитации Земли (и любой другой): в гравитационном поле такие атомы могут двигаться вверх.
..." ©

Источник.