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原子云超越绝对零度

原子云超越绝对零度

作者:董遽崔  时间:2017-11-27 01:04:56  人气:

作者雅各布·阿隆(Jacob Aron)的情况比绝对零度更冷,但是除此之外还有整个世界有史以来第一次,原子处于可以承受一系列负绝对温度的状态这可以加深我们对亚原子粒子的理解 - 甚至可能是神秘的暗能量虽然我们习惯于谈论负温度,例如-10°C,但是当用开尔文测量时,普通温度计上的所有温度都是正的在这个从绝对零度(-273.15°C)开始的科学尺度上,温度由颗粒的动能决定因此,慢速粒子的气体比快速移动的气体更冷,绝对零度对应于粒子完全停止移动的点,这就是为什么没有什么东西可以更冷但这并不能说明整个故事温度还取决于粒子能量如何在样品内分布,这设定了它们的熵,即热力学性质在绝对零度下,所有粒子都具有最小能量和零熵当它们升温时,一些颗粒会获得大量能量,但大多数只是少量能量扩散的这种增加意味着更高的熵 - 但直到粒子均匀分布在所有可能的能量之间,对应于最大熵(参见“图”)这是最大可能的正温度,但您仍然可以增加粒子的能量然而,从现在开始,有更多的能量比能量更高的粒子,因此随着能量进一步上升,熵将下降,这表明粒子已经进入负温度领域,奇怪的是,它比其正温度更热对方德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学的Ulrich Schneider说:“我们所知道的温度刻度从零开始并上升到无穷大,但它并不止于此”由此产生的温度计是令人费解的它从零开始,斜坡上升到无穷大,然后跳到无穷大的负侧,然后通过负标度增加到零以前,研究人员通过翻转磁场进入负面领域,使得大多数对齐的原子核阵列变得大部分未对准但这仅提供了两种离散的能量状态 - 一种是负的,一种是正的为了创建一个具有一系列负温度的系统,Schneider和他的同事按照2005年首次提出的配方使用了移动原子他们首先将原子冷却到绝对零度以上并将它们置于真空中然后激光沿着能量“谷”的曲线放置原子,大多数原子处于较低的能量状态接下来,研究人员通过调整激光来改变原子的能量水平,使大多数粒子都是高能量,从而使这个正系统变为负值原子不能失去能量并“滚下”山丘,因为这样做意味着首先增加它们的动能,这是不可能的,因为它们处于真空状态,没有外部能源因此,这将山谷翻转成能量山,产生反向能量分布,表征负温度(Science,doi.org / j55)更重要的是,与磁力系统不同,激光可以将山丘设置在不同的高度,从而产生一系列负温度冷原子已经被用来模拟亚原子粒子的相互作用,包括夸克新的设置可以创建正温度下无法实现的模拟负温度也可能对宇宙学产生影响被认为可以解释宇宙加速膨胀的暗能量会产生负压,这表明它可能具有负温度 “这是一项了不起的实验工作,”荷兰特温特大学的Allard Mosk说道,他帮助概述了推动这项工作的2005年理论 “这将使我们更深入地了解温度究竟是什么”“这项惊人的实验工作将让我们更深入地了解温度究竟是什么”更多关于这些主题: