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.

подписатьсяОбсудить
00:01 Сегодня

Праздник школоты

С какими неприятными сюрпризами столкнулись посетители «Игромира»
00:01 19 сентября 2016
Готовящаяся к вспышке звезда Эта Киля в центре туманности Гомункул

Яркая смерть

Когда вспышка сверхновой уничтожит жизнь на Земле
17:17 30 сентября 2016
Патруль на границеЯдерное обострение
Индия и Пакистан на пути к войне
Пробуждение сонной долины
Оплот буддизма превращается в популярный туристический район
U.S. based cleric Fethullah Gulen at his home in Saylorsburg, Pennsylvania, U.S. July 29, 2016. REUTERS/Charles MostollerГидра Гюлена
Кого Эрдоган считает своим главным политическим противником
«Роль России и США в Сирии сильно преувеличивают»
Василий Кузнецов о происходящем в Сирии и других странах Ближнего Востока
Международный инвестиционный форум «Сочи-2016»
На черноморском побережье стартует главное экономическое событие осени
«Главная цель — благополучие людей»
Президент ЦСР Павел Кадочников о новой программе экономического развития России
«Мы переживаем время возможностей»
Глава АИЖК о том, когда ставки по ипотеке упадут ниже 10 процентов
Пенсионный улучшайзинг
Смогут ли россияне накопить себе на пенсию без помощи государства
Любовь и вредность
Книги про семейные тайны и бытовое насилие
Коллективный беспредел
Премьера брусникинского «Кандида» на сцене театра «Градский Холл»
Не хочу учиться
11 показательных фильмов о детской и подростковой сексуальности
Свидетели эпох
В «Гараже» открывается выставка рисунков Гойи и Эйзенштейна
Шедевр под носом
Самые популярные фотографии Instagram за сентябрь
Ким КардашьянЧто угрожает Кардашьян
Семь самых ярких пранков со знаменитостями
Джентльмен из песочницы
10 ярких поступков детей, поставивших на место знаменитостей и политиков
Рожать нельзя помиловать
Как живет страна, где за аборт можно получить 10 лет тюрьмы
Осенний набор
Все премьеры Парижского автосалона
Париж-2016
Репортаж с Парижского моторшоу: день первый
Великий увозитель
Все, что нужно знать о новом Land Rover Discovery, в 27 фотографиях
Лошади на литры
Самые вместительные машины с моторами мощностью 600 л.с. и больше
Перешли все границы
Как провести ночь в двух странах, не выходя из комнаты
Ниже плинтуса
Снимать квартиру в Москве стало неприлично дешево
Заодно похудели
Как купить квартиру при зарплате в 60 тысяч рублей в месяц, не имея накоплений?
Кадр из мультипликационного фильма "Окно", 1966 годКупили на свою голову
За право жить в апартаментах придется ежегодно платить сотни тысяч рублей
Развод на 450 миллионов
Как выглядит самый дорогой в мире дом