صفر مطلق

[Rez@ee]

همواره در دمای نزدیک به صفر مطلق اتفاقات جالبی رخ می دهد. در دمای نزدیک به دمای اتاق، با کاهش دما، سرعت واکنش های شیمیایی کاهش می یابد. اما دانشمندان کشف کردند که مولکول ها در دمای چند صد میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق (۲۷۳٫۱۵-) نیز می توانند مبادله اتم داشته باشند. چرا دمای صفر مطلق دست نیافتنی است ؟

سحابی بومرنگ – سردترین منطقه کشف شده در جهان

- چرا رسیدن به دمای صفر کلوین (صفر مطلق) غیر ممکن است ؟ به طور عملی، کار مورد نیاز برای سرد کردن یک گاز با کاهش دما افزایش می یابد. با نزدیک شدن به دمای صفر مطلق مقدار کار مورد نیاز به سمت بی نهایت میل می کند مبنای قوانین اساسی در بیان کوانتومی، نظریه عدم قطعیت هایزنبرگ می گوید “هر چه سرعت یک ذره بیشتر باشد، اطلاعات ما از مکانِ آن کاهش می یابد”. در صورتی که شما بدانید اتم ها در فضای آزمایش شما قرار دارند، پس یک عدم قطعیت در اندازه حرکت آن ها وجود دارد و در نتیجه در دمای بالای صفر مطلق خواهد ماند. پس برای رسیدن به صفر مطلق نیاز دارید که فضای آزمایش شما به اندازه کل جهان باشد! - سردترین منطقه در منظومه شمسی کجاست ؟ سردترین دمای اندازه گیری شده در منظومه شمسی، در ماه (قمر زمین) بوده است! سال گذشته، ناسا در دهانه یک آتشفشان که در قطب جنوبِ ماه قرار دارد و همیشه در سایه است، دمای نزدیک به ۲۴۰- سانتیگراد را اندازه گیری کرد. این دما ۱۰ درجه سردتر از دمای اندازه گیری شده در پلوتو(دور ترین سیاره منظومه شمسی) است. - سردترین نقطه طبیعی در جهان کجاست ؟ سردترین نقطه شناخته شده در جهان، در سحابی بومرنگ قرار دارد که ۵۰۰۰ سال نوری با ما فاصله داشته و در صورت فلکی قنطورس واقع است. در سال ۱۹۹۷ دانشمندان گزارش دادند که گازهای منتشر شده از یک ستاره در حال مرگ، پس از انبساط به دمای ۱ کلوین (یعنی ۱ درجه گرمتر از صفر مطلق) رسیده اند! به طور معمول به علت وجود پرتو های کیهانی دمای گازهای منبسط شده در کیهان، حداقل ۲٫۷ کلوین می باشد. ولی انبساط سحابی بومرنگ، یک یخچال کیهانی پدید آورده است که گاز ها را تا دماهای بسیار پایین سرد می کند. - سرد ترین جسم در جهان چیست ؟ بعضی از قطعات رصدخانه فضایی پلانک، متعلق به آژانس فضایی اروپا که در ماه می سال ۲۰۰۹ پرتاپ شده است، تا دمای ۰٫۱ کلوین سرد شده اند تا نوییز های ناشی از پرتوهای کیهانی را متوقف کنند. بدین منظور، محیط اطراف (فضا!)، سیکل های مکانیکی و تبریدی با استفاده از گاز هلیوم و هیدروژن در ۴ مرحله، دما را تا این حد پایین می آورند. - کمترین دمایی که در آزمایشگاه به آن دست یافته اند، چقدر است؟ کمترین دمای اندازه گیری شده در جهان، در همین زمین ثبت شده است! در سال ۲۰۰۳، دانشمندان در انستیتوی تکنولوژی ماساچوست (MIT) اعلام کردند که ابری از اتم های سدیم را تا دمای ۰٫۴۵ نانوکلوین (۰٫۰۰۰۰۰۰۰۰۰۴۵ کلوین!) سرد کردند! قبل تر در سال ۱۹۹۹، دانشمندان دانشگاه صنعتی هلسینکی (فنلاند) قطعه ای از فلز رودیوم را به دمای ۰٫۱ نانوکلوین (۰٫۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱ کلوین!) رساندند. با این حال این دما (۰٫۱ نانوکلوین) فقط برای نوع خاصی ازجنبش(چرخش هسته ای) به دست آمد و برای تمام جنبش های ممکن، حاصل نشد. - رفتار عجیب گازها که در دماهای پایین چگونه است ؟ در جامدات، مایعات و گازهای روزمره، با افزایش جنب و جوش اتم ها، انرژی گرمایی افزایش می یابد. اما در دماهای بسیار پایین، قوانین عجیب مکانیک کوانتومی حکمفرماست. مولکول ها دیگر تصادم همرفتی ندارند. در عوض امواج مکانیک کوانتومی، گسترش و همپوشانی می یابند. زمانی که همپوشانی اتفاق می افتد، چگالش بوز-انیشتین صورت می گیرد و هر یک از اتم ها به صورت یک سوپر اتم عمل می کنند. نخستین چگالش بوز-انیشتین در سال ۱۹۹۵ در کلورادو بر روی اتم های روبیدیوم صورت گرفت و آن را تا دمای ۱۷۰- سرد کرد.

[pymn_nzr]

فرض کنید کسی کوانتوم و عدم قطعیت بلد نباشد..

آیا میتوانید دلیلی قانع کننده(کلاسیکی) بیاورید که نمیتوان به صفرمطلق رسید؟

[pymn_nzr]

نبود؟

کسی جواب نمیده؟

[Rez@ee]

ببخشین.
نتونستم دلیل قانع کننده ای پیدا کنم.
چیزی که میتونم بگم اینه که فیزیک کلاسیک از توجیه خیلی پدیده ها عاجزه.

[pymn_nzr]

دلیل:

ما برای سرد کردن اجسام چه کار میکنیم؟
جسمی سرد تر از آن در کنارش میگذاریم تا با تبادل گرما مقداری خنک شود.و دمایش کاهش یابد و به مقدار مورد نظر برسد.

اما در صفر مطلق نمیتوانیم این کار را بکنیم.چون سرد تر از آن نداریم تا با تبادل گرما به صفر مطلق برسیم..

پس هیچ وقت نمیتوان به صفر مطلق رسید.

[Rez@ee]

پس از نظر کلاسیک می توان روزی به صفر مطلق رسید؟
ولی از نظر کوانتوم رسیدن به این دما غیر ممکنه.
بازم تناقض.

[pymn_nzr]

چرا؟

من دلیل آوردم که کلاسیکی هم نمیشه رسید.

[Rez@ee]

اخه وقتی دانشمندا به 0.1نانو کلوین دست پیدا کردن شاید به صفرهم برسن.
البته اینطوری اصل موضوع هم نقض میشه.

[kahrupay]

دوستان پیشنهاد می کنم از خر صفر مطلق تشریف بیارین پایین!
این موضوع ها واسه ما نون و آب نمیشه به خدا!

[Ahmadrezazibaei]

صفر مطلق كلوين ديگر مطلق نيست
من خودم هنوز مطمئن نيستم

دانشمندان مجبور به بازنویسی قوانین فیزیک شده‌اند، چرا که توانسته‌اند به دمایی پایین‌تر از صفر کلوین یا صفر مطلق دست‌ یابند. فیزیکدانان دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان آلمان با استفاده از اتم‌های پتاسیم و تشکیل یک شبکه استاندارد از آنها (بوسیله میدان‌های مغناطیسی و لیزرها) نوعی گاز کوانتومی را تولید کرده‌اند. وقتی میدان‌های مغناطیسی به طور ناگهانی تنظیم می‌گردند، اتم‌ها از سطح پایین انرژی به بالاترین سطح انرژی ممکن تغییر وضعیت می‌دهند.این تغییر ناگهانی (که با استفاده از میدان‌های لیزری ثابت نگه داشته می‌شود) منجر به ایجاد دمایی می‌گردد که فقط چند میلیاردم کلوین از صفر مطلق کمتر است.در صورتی که بتوان به دمای کمتر از صفر کلوین رسید، ممکن است فرم‌های جدیدی از ماده کشف گردد
در صورتی که بتوان به دمای کمتر از صفر کلوین رسید، ممکن است در آزمایشگاه‌ها فرم‌های جدیدی از ماده کشف گردد، اما این کار عوارض جانبی هم دارد. در حالت عادی یک توده اتم به خاطر وجود نیروی گرانش به سمت پایین جذب می‌گردد، اما این امکان وجود دارد که برخی اتم‌ها در صورتی که به دمای کمتر از صفر مطلق برسند، به جای پایین آمدن در فضا معلق شده و بالا بروند. همچنین در این شرایط اتم‌ها با از هم گسیختگی، انرژی تاریک (که عامل اصلی انبساط جهان است) ایجاد می‌کنند.