Диана Гаврилова Опубликована 25.09.2019 в 12:07

Абсолютный ноль: зачем он так нужен ученым?

Абсолютный ноль: зачем он так нужен ученым?

Температура имеет тенденцию быть относительной: воздух ниже нуля, температура выше нормы. Но ученые исследуют крайние границы спектра того, что называется абсолютной температурой: на верхнем пределе абсолютная температура - это теоретическая печь, в которой законы физики перестают работать. С другой стороны, есть абсолютный ноль.

Атомы, из которых состоит материя, всегда движутся. Температура измеряет кинетическую энергию этих атомов или энергию движения. Чем быстрее они двигаются, тем выше их температура. Абсолютный ноль, тем не менее, - это почти идеальная неподвижность.

Насколько нам известно, ничто во Вселенной или в лаборатории никогда не достигало абсолютного нуля. Даже пространство имеет фоновую температуру 2,7 Кельвина. Абсолютный ноль: -273,15 градусов по Цельсию, или 0 Кельвина.

Материалы различаются в зависимости от того, насколько они холодные, и теория предполагает, что мы никогда не достигнем абсолютного нуля. Но с арсеналом новых инструментов и методов ученые все больше приближаются к достижению этой температуры.

Самое холодное естественное место во Вселенной - туманность Бумеранг. Она находится на расстоянии около 5000 световых лет, эта звездная система всего на 1 Кельвин теплее абсолютного нуля.

Зачем нужен абсолютный ноль

Конденсат Бозе-Эйнштейна (BEC): В 1995 году физики из Колорадского университета в Боулдере обнаружили BEC, пятое состояние материи, которое существует только в пределах абсолютного нуля. При такой низкой температуре отдельные атомы коллапсируют в единое квантовое состояние, где они совместно действуют как единое целое. Открытие BEC открыло новую область науки, в которой физики могут исследовать квантовое поведение.

Квантовые вычисления

Вместо того чтобы полагаться на биты, равные 1 и 0, которые используются обычными компьютерами, квантовые компьютеры используют кубиты для выполнения вычислений. Теоретически, эти машины могут решать проблемы намного быстрее, чем современные компьютеры. Но чтобы работать, их атомы или молекулы должны быть охлаждены до двух сотых градуса выше абсолютного нуля - области, в которой квантовые характеристики не теряются в электрических помехах, которые может создавать тепло.

Изменение свойств

Когда гелий остывает, он становится странным веществом: может скользить без трения через узкие трубки, выдерживать токи на протяжении длительных периодов времени и течь вверх. Ученые описывают это свойство гелия и некоторых других ультрахолодных газов как сверхтекучесть. В последние годы они предположили, что в нейтронных звездах могут существовать сверхтекучие жидкости. Последние также привели к открытию суперсолидов, которые обладают странным свойством течь через себя. Эти материалы позволяют ученым исследовать фундаментальные тайны природы.

Фото: news.science360.gov

Подписывайтесь на Экосевер

Читайте также

Как микробы могут изменить наш климат? Необычные исследования микробиологии сегодня в 5:17

Микробы могут изменить климат нашей планеты! Узнайте, как эти крошечные организмы могут как спасти, так и ускорить глобальное потепление.

Читать полностью »
В поисках бессмертия: от древнегреческих мифов до современных генной инженерии сегодня в 4:13

От древнегреческих мифов до современных технологий — как наука и генная инженерия приближают человечество к бессмертию и вечной жизни.

Читать полностью »
История самого известного научного заблуждения: сегодня в 3:11

Плоская Земля — миф, который пережил века. Узнайте, как он стал частью современной культуры и почему до сих пор привлекает внимание в XXI веке.

Читать полностью »
Важнейшие достижения в клонировании животных: что пошло не так? сегодня в 2:08

Почему, несмотря на успехи в клонировании животных, ученые до сих пор не могут клонировать человека? Откроются ли перед нами новые горизонты в будущем? Узнайте все подробности.

Читать полностью »
Почему мы все ещё не умеем клонировать человека? История неудач сегодня в 1:05

Научные исследования в области клонирования человека кажутся всё более сложными. Узнайте, почему эта цель остаётся недостижимой, несмотря на прорывы в науке.

Читать полностью »
Эволюция человеческого мозга: от шимпанзе до нейроимплантов сегодня в 0:01

Как мозг человека прошел путь от приматов до нейроимплантов? Узнайте, как технологии и эволюция меняют наш разум и что нас ждет в будущем.

Читать полностью »
Можно ли победить старение? Современные научные споры вчера в 23:11

Старение — неотвратимый процесс, но учёные верят, что его можно замедлить. Новые технологии, генные исследования и регенеративная медицина обещают будущее без старости.

Читать полностью »
Никола Тесла и электричество: как изобретатель предсказал будущее технологий вчера в 22:25

Как Николай Тесла предсказал будущее технологий, которые стали неотъемлемой частью нашей жизни? Узнайте о его пророчествах и гениальных идеях, которые меняют мир.

Читать полностью »