Există oare o limită inferioară sau una superioară a temperaturii?
Este cunoscută sintagma “zero absolut”, însă nu mulţi sunt aceia care ştiu ce înseamnă acest lucru şi mult mai puţini sunt aceia care se întreabă “ce se întamplă oare sub zero absolut”? Există sau nu limite peste care temperatura nu poate trece?
Zero absolut, cunoscut de asemenea ca şi temperatura de zero grade Kelvin (273.15 °C, –459.67 °F) este folosit pentru a descrie un sistem teoretic care nici nu absoarbe dar nici nu emite energie. Este ca o stare unde niciun atom şi nicio particulă subatomică nu se poate mişca. Este în fapt punctul în care particulele au o energie minimă, determinată de efectele mecanice cuantice.
Dar este oare posibil să atingem acest zero absolut, să-l măsurăm şi să ne folosim de efectele pe care le generază? Este cu adevărat “recele cel mai rece” sau doar cea mai mică temperatură pe care o putem noi măsura?
Chiar şi acum, în era in care tehnologia înregistrează progrese uimitoare- nu s-a putut măsura încă aceată temperatură. Numai în teorie este posibil aşa ceva. Sau poate nu…
În 1994, NIST (Institutul Naţional de Standarde şi Tehnologie) a înregistrat un record de măsurare a temperaturii de 700 nk (milionime de Kelvin), dar în 2003 acest record a fost pur şi simplu spulberat de cercetătorii de la MIT care au reuşit să măsoare temperatura de 450 pK (0.45 nK), de mai bine de 1500 de ori decât vechiul record.
Profesorii de fizică, Moses Chan şi Evan Pugh, de la Universitatea Penn State din Statele Unite spun că în jurul temperaturii de zero absolut materia încetează să mai acţioneze în modul obişnuit, în care ne-am aştepta să acţioneze şi începe să prezinte unele particularităţi ciudate, dictate de starea cuantică. “Temperatura este măsurată ca grad de “dezordine” al unui sistem”, a adăugat profesorul Chan. “Când un sistem este răcit brusc spre zero absolut înseamnă că acel sistem se află într-o stare de perfectă ordine şi toţi constituienţii lui, molecule şi atomi, sunt în locurile în care ar trebui să fie”.
Punctul de zero energie este, de exemplu, un aspirator gol de spaţiu. Este cea mai joasă temperatură posibilă, deoarece la temperaturi foarte joase efectul mecanic cuantic predomină proprietăţile întregii materii.
La zero absolut câteva tipuri de materii devin superconductibile, transportoare de curent electric fără absolut nicio rezistenţă, iar câteva dintre ele, precum este şi heliu, devin superfluide la aceasta temperatură, fiind în fapt condensate Bose-Einstein. Ce înseamnă acest lucru?
Acest lucru înseamnă că o picătură infimă de heliu superfluid ar putea să rotească un vas la infinit, la fel ca şi cum ar fi într-un… aspirator.
Aplicaţii practice ale acestui fenonem sunt multiple şi includ maşini cu câmpuri magnetice puternice, motoare şi transformatoare electrice deosebit de eficiente.
Concluzia care se trage este aceea că sub zero absolut nu se poate ajunge, măsurând cu metodele pe care le cunoaştem acum. Mai mult decât perfecta ordine….? “Nu, nu putem ajunge decât foarte aproape de zero absolut. La zero absolut însă niciodată”, a concluzionat profesorul Chan.
Câteva laboratoare de renume din Europa şi Statele Unite ale Americii au posibilitatea de a răci vapori experimentali până la câţiva nanokelvini sau milionimi de grad. Dar a aduce ceva la o ordine perfectă este aproape imposibil. Cu cât sistemele ajung mai aproape de zero absolut cu atât devin din ce în ce mai puţin capabile de a reduce dezordinea, un fel de “fata Morgana” pentru fizicienii din întreaga lume.