Що таке абсолютний нуль і чи можна його досягти
Чи замислювалися ви над тим, наскільки низькою може бути температура? Що являє собою абсолютний нуль? Чи вдасться людству коли-небудь його досягти і які можливості відкриються після такого відкриття? Ці та інші подібні питання здавна займали уми багатьох фізиків та й просто допитливих людей.
Що є абсолютний нуль
Навіть якщо з дитинства не любили фізику, вам напевно знайоме поняття температури. Завдяки молекулярно-кінетичної теорії тепер ми знаємо, що між нею і рухами молекул і атомів існує певна статична зв'язок: чим більше температура будь-якого фізичного тіла, тим швидше рухаються його атоми, і навпаки. Виникає питання: «Чи існує така нижня межа, при якій елементарні частинки застигнуть на місці?». Вчені вважають, що це теоритически можливо, стовпчик термометра виявиться на позначці -273,15 градуса за шкалою Цельсія. Дане значення отримало назву абсолютний нуль. Іншими словами, це мінімально можливий межа, до якого може бути охолоджене фізичне тіло. Є навіть абсолютна температурна шкала (шкала Кельвіна), в якій абсолютний нуль є точкою відліку, а одиничне розподіл шкали дорівнює одному градусу. Вчені по всьому світу не припиняють роботи з досягнення даного значення, так як це обіцяє людству величезні перспективи.
Чому це так важливо
Гранично низькі і гранично високі температури тісно пов'язані з поняттям надплинності і надпровідності. Зникнення електричного опору в надпровідниках дозволить досягти немислимих значень ККД і виключити будь-які втрати енергії. Якби вдалося знайти спосіб, який дозволить вільно досягти значення "абсолютний нуль", багато проблем людства були б вирішені. Потяги, ширяють над рейками, більш легкі і менш об'ємні двигуни, трансформатори та генератори, високоточна магнітоенцефалографія, високоточні годинники - ось лише кілька прикладів того, що може принести надпровідність в наше життя.
Останні наукові досягнення
У вересні 2003 року дослідники з MIT і NASA зуміли охолодити газ натрій до рекордно низького значення. У ході експерименту до фінішної позначки (абсолютний нуль) їм не вистачило всього половини мільярдної частки градуса. У процесі тестів натрій весь час перебував у магнітному полі, яке утримувало його від дотику до стінок контейнера. Якби вдалося подолати температурний бар'єр, молекулярний рух в газі повністю б зупинилося, адже таке охолодження витягло б всю енергію з натрію. Дослідники застосували методику, автор якої (Вольфганг Кеттерле) отримав в 2001 році Нобелівську премію з фізики. Ключовим моментом у проведених тестах були газові процеси конденсації Бозе-Ейнштейна. Між тим, ніхто ще не відміняв третій початок термодинаміки, згідно з яким абсолютний нуль - це не тільки непереборна, а й недосяжна величина. До того ж діє принцип невизначеності Гейзенберга, і атоми просто не можуть зупинитися як укопані. Таким чином, поки що абсолютний нуль для науки залишається недосяжним, хоч вчені і змогли наблизитися до нього на мізерно малу відстань.
