Jakie są temperatury poniżej zera?

Najniższa możliwa temperatura wynosi 0 kelwinów (-459,67 ° F, -273,15 ° C), w skrócie 0 K. Chociaż osiągnięcie dokładnie 0 K jest termodynamicznie niemożliwe, w laboratorium osiągnięto wyjątkowo niskie temperatury za pomocą kombinacji chłodzenia laserowego i chłodzenia wyparnego .

MIT posiada aktualny rekord, 450 pK (petaKelvins), czyli 4,5 × 10 ^-10 K, ogłoszony we wrześniu 2003 r. Laboratorium niskotemperaturowe Politechniki Helsińskiej osiągnęło temperaturę spinu jądrowego wynoszącą 100 pK, ale dotyczy to tylko spin jądrowy i nie wszystkie termodynamiczne stopnie swobody.

Nauka zajmuje się badaniami w temperaturach ujemnych przede wszystkim od czasu pojawienia się nowoczesnego chłodzenia w połowie XIX wieku. Uważa się, że około 800 milionów lat temu większość planety była pokryta ujemnymi temperaturami, co spowodowało powstanie pokrywającej całą planetę pokrywy lodowej, zwanej czasem „Snowball Earth”. Jeszcze 10 000 lat temu istniała epoka lodowcowa planet, znana jako zlodowacenie Wisconsin. Ta epoka lodowcowa mogła zapobiec rozwojowi cywilizacji. Po jego odejściu nastąpiła rewolucja neolityczna i nowoczesne rolnictwo.

Oto niektóre ujemne temperatury i ich znaczenie:

• 450 pK - najniższa temperatura osiągnięta przez MIT w 2003 r.
• 170 nK - pierwsza temperatura, w której kondensat Bosego-Einsteina jest wyjątkowym stanem materii, w którym grupa atomów zapada się w najniższy stan kwantowy potencjału zewnętrznego, umożliwiając obserwowanie efektów kwantowych na poziomie makroskopowym.
• 700 nK - poprzednio rekordowa niska temperatura laboratoryjna, wg NIST, w 1994 r.> Li> 0,95 K - temperatura topnienia helu.
• 1 K - najzimniejszy znany obszar kosmosu, mgławica Bumerang.
• 2,17 K - temperatura, poniżej której hel znajduje się w stanie nadpłynności, wykazując właściwości zawrotów głowy, takie jak wyczołganie się ze słoika, w którym jest umieszczony.
• 2,7 K - średnia temperatura kosmosu, echo termiczne Wielkiego Wybuchu.
• 3 K - przybliżona temperatura typowego ciekłego helu.
• 4,1 K - temperatura, w której po raz pierwszy wykazano nadprzewodnictwo, przy użyciu rtęci.
• 65 K - przybliżona temperatura ciekłego azotu.
• 123 K - nieformalna granica między kriogeniką a chłodzeniem.
• 150 K - temperatura najgorętszego znanego nadprzewodnika, związku SnBa ₄ Tm ₄ Cu ₆ O ₁₈ .
• 183,7 K - najzimniejsza zarejestrowana temperatura naziemna w Vostok na Antarktydzie.
• 273,15 K - temperatura topnienia wody.

Badania w temperaturach ujemnych są ważną częścią nauki. Bez znajomości reżimu poniżej zera znacznie mniej wiedzielibyśmy o fizyce i chemii, nie wspominając już o tym, że musielibyśmy jeść nasze jedzenie dość szybko, zanim zacznie gnić z powodu braku chłodzenia!