Физики опустили температуру калия ниже абсолютного нуля

Распределение моментов у атомов калия на подложке при положительной (слева) и отрицательной температуре. Иллюстрация из статьи Braun et al., Science., 2012

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.

Обсудить
Наука и техника00:0115 ноября
Голодающие дети в Бузулуке (Самарская губерния), 1921-1922 гг.

«Обезумевшие родители отбирали еду у детей»

Советская власть бросила миллионы умирать от голода, но их спасли американцы
Милые кости
В попытках похудеть девушки истязают себя и сходят с ума
Разборки на костях
В деле «пьяного мальчика» появились неожиданные подробности, но они все усложняют
Талончик в ад
В российских больницах пациентов заражают смертельными вирусами
Роберт и Грейс МугабеДедушка старый, ему все равно
Военные не дали старейшему диктатору мира править после смерти
Кровавая ривьера
Франция отстреливает врагов по всему миру, пока никто не видит
Желтая Чечня
Мусульманам Китая дают миллионы, но они хотят размножаться и строить халифат
Техасская молитва: американец расстрелял 26 человек в церкви
Что известно о преступнике и жертвах кровавой бойни
Черный передел: свергнут старейший диктатор мира
Военные устроили переворот в Зимбабве
Эмилио Эстевес в роли Билли КидаМалыш на миллион
Легендарный головорез Дикого Запада передал привет из прошлого
«Я уехал от российских дорог, рутины и темноты»
История жителя Челябинска, переехавшего в Калифорнию
Во всем виноват буй
Она мечтала о круизе с секс-рабынями, но потерялась в море с боевой подругой
Японись!
Он придумал самые безумные изобретения в мире, но отказывается их продавать
Audi Q5 против SQ5
Пять причин купить Audi SQ5 вместо обычной Q5 (и одна против)
5 причин, почему мы ненавидим кроссоверы
Объясняем в картинках, почему самые популярные машины в мире никуда не годятся
Далеко. Дорого. Офигенно
Как поехать в Исландию и обомлеть не только от природы
Кто делает самые эпатажные британские машины
«Рэйнджи», «Астоны» и «Роллс-Ройсы»: лучшие творения ателье Kahn Design
Ловушка для планктона
Тест: Какой офис идеально вам подходит
«Моя бывшая живет на помойке»
Москвич сделал из жены бомжа, и ему не стыдно
Берите две
Пять стран, где ипотеку дают под смешной процент
Это Англия, детка!
Идеальный дом можно выиграть за две тысячи рублей