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:
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 3989 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 2077 0 Научные открытия
0
Российские физики восстановили запутанность «распутавшегося» квантового света
Российские ученые разработали метод восстановления квантовой запутанности и проверили его экспериментально. Работа физиков расширяет возможности квантовой связи и квантовой криптографии. Результаты своих исследований они опубликовали в журнале Nature Photonics, а кратко о них сообщается в пресс-релизе Российского квантового центра, ..
2015-10-13 1682 0 Научные открытия
0
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 2134 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 1908 0 Научные открытия
-2
Физики вновь не обнаружили темную материю
В ходе экспериментов по поиску частиц темной материи ученые не нашли следов U-бозона. Физики исключили этот фотон из списка основных кандидатов на роль частиц темной материи. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Physics Letters B, кратко с ним можно ..
2014-05-14 1692 0 Научные открытия
0
Физики создали невозможный плоский магнетик
Физики из Университета Калифорнии и Принстонского университетов обнаружили ферромагнетизм в двумерном кристалле — теллуриде хрома и германия. В ферромагнетиках спины электронов оказываются направлены в одном направлении, что проявляется, например, в том, что они (как железо) притягиваются к магнитам. Это очень необычный результат — с точки зрения классической теории, в одномерных ..
2017-04-30 22193 0 Научные открытия
0
Физики завязали солитоны в квантовые узлы
Физики из университета Аалто, Финляндия, и Амхертского колледжа, США, создали узловые солитонные волны в квантовом поле сверхтекучего газа, называемого конденсатом Бозе-Эйнштейна. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Physics.Конденсат Бозе-Эйнштейна — это агрегатное состояния вещества, наряду с известными ..
2016-01-25 1946 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 1943 0 Научные открытия
0
Физики остановили видимый свет
Группа исследователей из Нидерландов и США получила метаматериал, в котором фазовая скорость света близка к нулю, а коэффициент преломления становится отрицательным. Ученые утверждают, что их разработка стала первым трехмерным метаматериалом, который демонстрирует подобные свойства для видимого света. Подробности приведены ..
2013-10-15 2547 1 Научные открытия
2
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 2168 0 Научные открытия
0
Это уже точно: обнаружены частицы темной материи
Судя по всему, американским исследователям проекта CDMS (Cryogenic Dark Matter Search) удалось наконец обнаружить частицы темной материи и таким образом экспериментально подтвердить ее существование, теоретически обоснованное и не подвергающееся сомнению уже давно. Впрочем, теперь все только начинается: ..
2013-04-17 2322 0 Научные открытия
0
Физики нашли бозон Хиггса
Физики установили факт существования бозона Хиггса - недостающего элемента в цепочке объяснения мироздания, сообщает РИА Новости. По данным агентства, в блогах ученых об этом говорится как о свершившемся факте, участник исследований, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос сказал, что после ..
2012-06-19 3467 2 Научные открытия
1
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 1413 0 Научные открытия
0
Физики сымитировали троянские астероиды внутри атома
Учёные построили точную модель части Солнечной системы внутри одного атома калия, раздутого до долей миллиметра. Такой трюк исследователи выполнили, чтобы показать интересные пересечения между квантовой и классической физикой. Представление о том, что электроны вращаются вокруг ..
2012-01-26 2225 2 Научные открытия
0