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绝对零度达不到?科学家刚创造极端低温

温度是宇宙间物质与能量的一种表征,体现为粒子运动的激烈程度,也是我们衡量物体冷热状态的指标。我们都知道有个“绝对零度”的物理概念,这个温度为零下273.15℃,如今科学家已经可以制造超过10万亿摄氏度的高温,但是“绝对零度”却被认为永远达不到,因为到绝对零度的幅度上,物质的内部热力学运动将完全停止,这是极其难以做到的,因此探索最低温度也是一项科学挑战。

那么目前科学家们能够创造的最低温度有多低呢?据《科技日报》9月13日报道,一个美日联合的科学家团队日前在实验室中将镱原子冷却到了绝对零度之上十亿分之一摄氏度的幅度上,这是所有原子停止运动的假设温度,超过了整个宇宙空间中的最低温度。

科学家们是怎么做到的呢?原来他们模拟了理论物理学家约翰·哈伯德于1963年首次提出的量子物理模型——哈伯德模型,使用激光限制了30万个原子在光学晶格内的运动,通过降低粒子的动量造出的镱原子冷却物质达到了极低温,只比绝对零度高出10亿分之一摄氏度,这要比太空中已知最冷的区域——旋镖星云还要冷。

这种极端低温刚被创造出来后,研究人员还发现镱原子在这样的极低温条件下出现了新的特性,美国莱斯大学科学家卡登·哈扎德是该实验的参与者,他说:“冷却到这一极端低温的结果是物理学发生了真正的变化,更偏向量子力学。”

不过上面所讲的每日科学家创造出来的比绝对零度高出10亿分之一℃的极端低温还并非人类创造出来的最低温度,因为在去年9月份,权威物理学周刊《物理评论快报》杂志刊文称有三所德国大学的研究人员联合在实验室中创造了比绝对零度只高出了38万亿分之一摄氏度的低温,这才是人类迄今为止创造出来的最冷温度。

那么研究者们又是如何创造了这一极端的低温呢?其实和上面的方法也差不多,也是通过减慢粒子运动的速度来降低系统的温度。文章中称是通过将玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的激发与磁透镜结合,造就了一个时域物质波透镜系统,通过将焦点置于无穷远处,就能将BEC的总内部动能降低到38皮开尔文,不过研究者还表示目前还没有到达以这种方式追求超低温的极点,理论上讲这种方法最多可以将物质温度降低到17皮开尔文。

可能很多朋友好奇如此之低的温度又是如何被测量出来的呢?实际上目前科学家们也没有办法去测量如此之低的温度,因为没有任何仪器能够对如此低温的物质做出可以判定的反应,因此已经没办法测量,那么这样准确的低温数值又是如何来的呢?它其实是通过粒子热力学上的一些物理学定律推理计算出来的,其参考系主要是物质的粒子运动量。

应该还有朋友会好奇,距离绝对零度已经只有38万亿分之一了,差了仅仅这样一点点,科学家们再努力一下,可能下一步就可以到达绝对零度了,其实这样想还是太乐观了,一直有相当多的科学家认为绝对零度只能逼近,而永远都不可能达到,因为粒子不可能不运动,现代物理学认为物质和能量其实是一体的,是物质的两个表象,而绝对零度意味着让能量为0,那也就是说让物质成为0,物质又怎么会成为0呢?凭空消失吗?这让人无法理解!所以一般认为无论在任何空间中,绝对零度都不可能出现。

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