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 техника
 — 
16:00 23 мая 2017

Звездные дети

Как пятиклассники из «Сколково» стали первооткрывателями звезд
Маэстро, урежьте марш
Большая семерка и НАТО — не «концерт держав», а оркестр
Manchester Arena incident Police at Manchester Arena after reports of an explosion at the venue during an Ariana Grande gigКровь Манчестера
Что известно о взрыве, унесшем жизни минимум 22 человек
The library at Holland House in Kensington, London, extensively damaged by a Molotov 'Breadbasket' fire bombВзорвать Британию
Соединенное Королевство уже 48 лет ведет необъявленную войну с бомбистами
Kurdish Peshmerga forces guard their position at Omar Khaled village near Tal Afar, west of Mosul August 24, 2014. Peshmerga forces intensified their defences in the southern parts of the oil-rich city of Kirkuk on Saturday, defending ramparts just a few hundred metres away from Islamic State militants.Боевой народ
Рассорят ли курды США и Турцию
Дональд ТрампТанцы с саблями
Президент США с удовольствием и пользой провел время в ваххабитском королевстве
US former President Barack Obama and his wife Michelle walk during their visit to Siena, Tuscany region, Italy, Monday, May 22, 2017. The Obamas arrived in Tuscany last Friday for a six-day holiday. (Fabio Di Pietro/ANSA via AP)
комментарии:
На свободу с чистой совестью
Новая жизнь Обамы и его семьи — еще лучше прежней
Бьюти-блогер Shaaanxo Макияж с шестью нулями
Красивый бизнес по-женски: как заработать миллионы на пудре и помадах
Памела Андерсон на Каннском фестивалеПамела, которую мы потеряли
Звезда «Спасателей Малибу» и другие знаменитости, очарованные ботоксом
Трое — не толпа
Как живется в любовном союзе, если в нем больше двух человек
Тест-драйв японского брата «Дастера»
Как Nissan Terrano стал еще ближе к Renault Duster
Машины, нарисованные кофе
Легендарные гоночные машины, нарисованные с помощью кофе
15 машин на реактивной тяге
90-летняя история автомобилей с двигателями от самолетов и ракет
«Фольксвагены» мечты
Пять кастомных концептов VW для покорения США
От нашего стола
Российские интерьеры, сводящие иностранцев с ума
Зависли на хате
Украинцы придумали дом, который может обойтись без российского газа
Москва за нами
Какие квартиры можно купить в пределах МКАД по цене до трех миллионов рублей
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности