【重大突破】科学家首次创造出温度低于绝对零度的量子气体
2012吧
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Mr__堕落 楼主
物理学家首次创造出了温度低于绝对零度的原子气体,他们采用的技术打开了一扇大门,能够创造出负K材料,制造出全新的量子器件,甚至能够帮助我们破解宇宙谜题。
开尔文勋爵在19世纪初定义了绝对温标,在这种温标下,没有任何东西的温度能够低于绝对零度。物理学家后来意识到,气体的绝对温度与粒子的平均能量有关。绝对零度对应于粒子不携带任何能量这种理论状态,粒子的平均能量越高,对应的温度也就越高。
然而,在20世纪50年代,研究更奇异物理系统的物理学家开始意识到,这种情况并不总是对的:从理论上讲,你是从一张能量分布图上读取一个系统的温度,这张分布图上标明了你能在系统中找到拥有特定能量粒子的几率。通常情况下,大多数粒子的能量都在平均能量附近,只有少数粒子会拥有更高的能量。德国慕尼黑大学的物理学家Ulrich Schneider解释说,理论上,如果这种局面被逆转,也就是更多的粒子拥有较高的能量,而不是较低的能量,这张图就会反转,对应温度的符号也会从正的绝对温度变成负的绝对温度。
Schneider及其同事,利用由钾原子构成的超冷量子气体,把温度降到了这种“低于绝对零度”的状态。他们利用激光和磁场将一个个原子维持在某种网格分布的格点上。在正温度下,原子相互排斥,整个结构得以保持稳定。然而,研究小组迅速调整磁场,使原子变得彼此吸引而非相互排斥。“这使得那些原子在突然之间,在来不及做出反应之时,就从它们最稳定的、能量最低的状态,转变到了能量最高的状态,”Schneider说,“这就像是你正走在山谷底部,突然发现自己立于高山之巅。”
在正温度下,这样的反转会使系统失衡,原子会向内坍塌。但这个小组还调整了囚禁激光场,使得那些原子仍然固定在它们的位置上。结果就是,原子气体的温度从绝对零度以上,变到了绝对零度以下几亿分之一度。这一结果被发表在《科学》杂志上。
诺贝尔奖得主、美国麻省理工学院的物理学家Wolfgang Ketterle表示,这项最新研究堪称“实验绝技”,他此前曾在磁场系统中演示过负绝对温度。奇异的高能状态在正温度下很难在实验室中产生,在负绝对温度下却变得稳定了——用Ketterle的话说,“这就好像你可以让一座金字塔头朝下立起来,又不用担心它会翻倒”——因此这样的技术,让科学家可以细致地研究这些奇异的状态。Ketterle说,“这或许是在实验室里创造出全新物态的一种方法。”
德国科隆大学的理论物理学家Achim Rosch说,这样的系统一旦建成,就会表现出奇异的特性。比如,Rosch及其同事计算表明,尽管在通常情况下,这团原子云会被重力向下拉扯,但如果部分原子云处在负的绝对温度,一些原子就会向上移动,明显在藐视重力。
低于绝对零度的气体还有另一项怪癖:它们能够模仿“暗能量”,也就是对抗引力推动宇宙越膨胀越快的神秘力量。Schneider指出,他们在气体原子之间产生出来的吸引力也想让整个系统向内坍缩,但系统没有坍缩,因为负的绝对温度使它们稳定了下来。“这种奇怪的特性出现在宇宙之中,也出现在实验室里,这很有趣,”他说,“这或许是宇宙学家应该更仔细来审视一下的东西。”
2013年01月07日 04点01分 1
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Mr__堕落 楼主
转自《自然》杂志网站
2013年01月07日 04点01分 2
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的确是一个重大突破,高中的课本中还说绝对零度是不可能达到的,以后要改写了
2013年01月07日 05点01分 3
是啊 我还以为会零回复呢
2013年01月07日 05点01分
有负温度不代表有0K。。。虽然创造出了负K。但是人类还是不能创造出OK
2013年01月22日 18点01分
呵呵
2013年01月22日 23点01分
回复 Mr__堕落 :灵王欣的温度是临夏300度
2013年01月23日 10点01分
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Mr__堕落 楼主
没人关注物理蛮
2013年01月07日 05点01分 4
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Mr__堕落 楼主
来个人看看啊。。。
2013年01月07日 05点01分 5
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mark
2013年01月07日 05点01分 6
level 12
哇靠!这个厉害了。
2013年01月07日 05点01分 7
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又有新发现了
2013年01月07日 05点01分 9
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也就证明绝对零度,并不绝对
2013年01月07日 05点01分 11
呵呵 没有什么是绝对绝对的
2013年01月07日 05点01分
都是相对绝对
2013年01月07日 05点01分
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[打酱油]
2013年01月07日 05点01分 12
level 13
目测这一发现将会是本世纪最伟大发现之一
2013年01月07日 05点01分 13
level 7
好牛逼 就怕这是假的了
2013年01月07日 05点01分 14
真的假不了 假的真不了
2013年01月07日 05点01分
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Mr__堕落 楼主
没有绝对绝对 只有相对绝对
2013年01月07日 05点01分 15
level 10
Mr__堕落 楼主
沉了蛮
2013年01月07日 05点01分 16
level 10
Mr__堕落 楼主
好吧 沉就沉。。。
2013年01月07日 05点01分 17
level 14
[Yeah]马克思有语言
2013年01月07日 05点01分 18
level 8
没看懂 不知道能不能应用到实际中
2013年01月07日 05点01分 19
level 9
这是温度计有问题
2013年01月23日 01点01分 20
亮了
2013年01月23日 08点01分
level 5
上帝的大能
2013年01月23日 08点01分 21
level 11
光既然不是最快,那绝对温度也就不是最低,这很正常。我们所知的物理常量只是一种稳态,当能量组成发生变化时,也就没有稳态可言了。
2013年01月23日 08点01分 22
很好的解释
2013年01月23日 09点01分
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