O echipă de cercetători din Germania au reuşit să aducă un gaz sub zero absolut. Folosind lasere şi câmp magnetic pentru a manipula un gaz ultra-rece, cercetătorii au coborât temperatura unui gaz cu câteva miliardimi de unitate sub zero absolut.
Zero absolut a fost definit de către Lordul Kelvin pe la 1880 ca fiind cea mai joasă temperatură posibilă, la care atomii se opresc. Scala de temperatură purtând numele lui Kelvin începe la cel mai jos punct posibil, stabilind cea mai joasă temperatură posibilă, dar în ultimii ani cercetătorii au descoperit că există şi excepţii de la regula conform căreia o temperatură nu poate fi mai mică decât zero absolut şi ar putea fi posibil pentru un sistem să creeze condiţiile în care temperatura să scadă sub zero absolut. Aceasta este posibil, spun cercetătorii germani, pentru că temperatura sistemului este considerată a fi dată de energia medie a particulelor sistemului. Majoritatea particulelor se află la un anumit nivel, cu câteva la un nivel superior. Dar când un sistem este răsturnat, cu cele mai multe dintre particule fiind la niveluri de energie superioare şi doar puţine particule cu energie joasă, sistemul este inversat, după cum sunt şi indicatorii privind temperatura, arătând temperaturi sub zero absolut.
Pentru a răsturna un asemenea sistem în lumea reală, fizicienii au început prin a răci un gaz cuantic creat din atomi de potasiu la valori apropiate de zero absolut. Ei au folosit lasere şi câmpuri magnetice pentru a forţa atomii să se grupeze într-o formă de matrice. La temperaturi peste zero absolut, atomii se resping reciproc, păstrând sistemul stabil. Dar prin ajustări aduse laserelor şi câmpului magnetic cercetătorii au putut forţa atomii să se atragă reciproc, răsturnând astfel sistemul. La temperaturi pozitive, au arătat aceştia, un asemenea sistem ar fi în mod natural instabil; pentru a-l obliga să rămână stabil echipa a ajustat laserele ce au ţinut atomii blocaţi în poziţia lor. Acţionând astfel, s-a reuşit tranziţia gazului către o temperatură mai jos decât zero absolut.
Dacă acest progres nu este aşteptat să producă sisteme asemănătoare cu aplicaţii practice, oferă indicii importante pentru a înţelege mai bine principiul temperaturii şi, sugerează unii cercetători, va ajuta la explicarea unui fenomen misterios - cum ar fi faptul că Universul continuă să se extindă, în ciuda gravitaţiei - aspect pe care unii l-au "rezolvat" prin invocarea energiei întunecate. Există paralelisme, spun cercetătorii, între modul în care gazele dintr-un sistem aflat la temperaturi sub zero absolut "vor" să colapseze (dar nu colapsează din cauza temperaturilor absolute negative) şi forţa negativă ce previne Universul de la a colapsa.
Mai multe informaţii: Negative Absolute Temperature for Motional Degrees of Freedom, Science, 4 January 2013: Vol. 339 no. 6115 pp. 52-55 DOI: 10.1126/science.1227831
Traducere după gas-temperature-absolute, cu acordul editorului.
De citit şi: atoms-negative-absolute-temperature-hottest.
