Физики опустили температуру калия ниже абсолютного нуля

Физики опустили температуру калия ниже абсолютного нуля

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.

Источник: lenta.ru

Похожие новости:
Немцы разработали сверхпроводник, работающий при –70°С
Сверхпроводимость впервые была замечена в металлах, охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю. Далее стараниями учёных, перебиравших почти все подряд элементы таблицы Менделеева, были найдены такие сверхпроводники, которые работали в жидком азоте (это всё ещё слишком низкая ..
2015-08-24 5599 0 Научные открытия
3
Сверхпроводники научили создавать ток из тепла
Физики из Технологического Института в Карлсруэ экспериментально добились возникновения сильного термоэлектрического эффекта в контакте сверхпроводник-ферромагнетик. Это явление, родственное эффекту возникновения термоэлектричества в полупроводниках, оказалось по силе на порядки сильнее, чем в обычных металлах и может найти применение в создании сверхточных термометров. ..
2016-03-03 1929 0 Научные открытия
0
Физики создали транзистор на основе атомного спина
В журнале Nature появилось сообщение, что ученые Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) впервые смогли использовать спин единичного атома в качестве основы транзистора. Ученые проводили опыты по изучению спинового эффекта Холла. Эффект, ..
2013-06-8 1922 0 Научные открытия
0
Американские физики научились получать небывалую температуру
Американские физики попали в Книгу рекордов Гиннесса. Во время эксперимента им удалось получить вещество, разогретое до 4 триллионов градусов Цельсия — это в 250 тысяч раз больше, чем температура в центре Солнца! Учёные сталкивали в коллайдере разогнанные почти до скорости света ядра атомов золота. ..
2012-06-26 3779 0 Научные открытия
1
Большой адронный коллайдер поставил новый рекорд энергии
Инженеры и физики Большого адронного коллайдера (БАК) провели успешный эксперимент по столкновению положительно заряженных частиц с рекордным уровнем энергии 5,02 тераэлектронвольт на каждый нуклон ядра. Достигнутая энергия в два раза превысила предыдущий «рекордный» результат. Суммарная энергия ..
2015-11-28 7650 0 Научные открытия
-1
Физики придумали пространственно-временные кристаллы
Физики предложили способ создания пространственно-временных кристаллов, - систем, чья структура регулярна не только в пространстве, но и во времени. Работа пока не опубликована в рецензируемом журнале, но доступна в архиве Корнельского университета. Ее краткое содержание приводит блог Technology Review. По словам ученых, основными ..
2012-06-27 1899 0 Научные открытия
0
Ученые начали готовить Большой адронный коллайдер к новому запуску
Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) готовит Большой адронный коллайдер (БАК) ко второму трехлетнему циклу исследований. Об этом в пятницу, 12 декабря, было объявлено на 174-й сессии совета ЦЕРН, сообщается в пресс-релизе организации. В настоящее время специалисты проводят ..
2014-12-14 1755 0 Научные открытия
-2
В таянии антарктического льда виноват теплый океан
Большая часть таяния льда в Антарктиде происходит в результате наличия теплой воды на окраинах континента.Ученые использовали спутниковый лазер для измерения истончения шельфовых ледников. В ходе анализа они обнаружили, что в сокращение шельфовых льдов «нельзя обвинять только повышенную температуру ..
2012-04-26 1441 0 Научные открытия
0
Физик имитировал излучение от черной дыры
Ученые подошли вплотную к созданию в лабораторных условиях излучения от черных дыр. Так, Джеффу Штайнхауэру (Jeff Steinhauer) из Израиля с помощью лазера удалось создать квантовый аналог черной дыры и наблюдать излучение, свойства которого во многом схожи с радиацией ..
2014-10-15 1869 0 Научные открытия
0
Ученые зафиксировали сердцебиение планеты
Редчайшее явление природы удалось недавно зафиксировать с помощью гидрофонов, использовавшихся ранее в системе слежения за советскими атомными субмаринами. Некоторые ученые полагают, что донная активность — это своего рода «сердцебиение» планеты. Обнаруженный процесс влияет на химическbй состав ..
2011-10-25 1663 0 Научные открытия
0
Физики МГУ рассказали об измерении важных параметров сверхпроводников
Международная группа ученых при участии исследователей из МГУ провела работу, в результате которой удалось выяснить, как именно нужно измерять один из важных параметров сверхпроводников. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nanoscale Research Letters.Суть работы состоит в теоретическом исследовании ..
2016-05-08 1246 0 Научные открытия
0
Физики застали сверхпроводники за игрой в «Дженга»
Ученым Великобритании, США, Иордании и Канады удалось, по их словам, добиться существенного прогресса в понимании механизма возникновения высокотемпературной сверхпроводимости. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Кембриджского университета. В своей работе ученые ..
2014-06-18 1747 0 Научные открытия
0
Найден первый сверхпроводящий материал на основе марганца
Ученые, совершенно неожиданно для себя, обнаружили первый в мире сверхпроводящий материал, основу которого составляет марганец. Как считалось ранее, что магнетизм марганца, точнее, его магнитные свойства, настолько велики, что возникновение явления сверхпроводимости в этом материале попросту невозможно. Но нынешнее ..
2015-03-21 2947 0 Научные открытия
0
Коллайдер выдал невероятную температуру
В издании Science опубликована обзорная статья, посвященная результатам работы коллайдера RHIC. Это первый научный инструмент для создания и изучения кварк-глюонной плазмы.Кварки и глюоны являются строительными блоками всего видимого вещества - от звезд и планет до человеческих тел. Понимание эволюции ..
2012-07-25 2087 0 Научные открытия
0
Открыта новая сила, которая превосходит гравитацию
Учёным давно известно, что чёрные тела генерируют излучение, и что это излучение создаёт отталкивающий (репульсивный) эффект. Однако, по данным нового исследования, здесь замешана ещё одна сила, которая действует сходным с гравитацией образом, и притягивает объекты к чёрному телу. Она получила ..
2013-07-29 2405 0 Научные открытия
0