Canadienii nu au prea mult de ce să fim mândri, dar vă putem redobândi cu capacitatea noastră de a rezista la înghețarea temperaturilor reci. Acum, locuiesc pe coasta de vest, așa că sunt moale și slabă, întâlnind rareori temperaturi sub îngheț.
Dar pentru unii dintre frații mei canadieni, temperaturile pot scădea până la nivelurile pe care mintea și corpul le pot înțelege. De exemplu, am un prieten care locuiește în Winnipeg, Manitoba. Pentru o zi de iarnă trecută, temperaturile de acolo au scăzut în jos -31C, dar odată cu vânt, s-a simțit ca -50C. În aceeași zi, a fost un balsam -29C pe Marte. Pe Marte!
Dar, pentru oamenii de știință și Universul, acesta poate fi mult mai rece. Atât de rece, de fapt, încât folosesc o scară de temperatură complet diferită - Kelvin - pentru a măsura cât de departe sunt lucrurile de cea mai rece temperatură posibilă: Absolute Zero.
Pe scara Celsius, Absolut Zero este de -273,15 grade. Și în Fahrenheit, este de -459,67 grade. Totuși, la scara Kelvin, este foarte simplu. Absolute Zero este 0 kelvin.
În acest moment, un explicator științific va intra într-un câmp minier de utilizare incorectă. Nu este de 0 grade kelvin, nu spuneți partea de grade, ci partea de kelvin. Doar kelvin.
Acest lucru se datorează faptului că atunci când măsori ceva dintr-un punct arbitrar, cum este direcția pe care tocmai ai întors-o, ai schimbat cursul de 15 grade. Dar dacă măsori dintr-un punct absolut, cum ar fi cea mai scăzută temperatură fizică definită de natură, scade gradele pentru că este o valoare absolută. Un zero absolut.
Desigur, probabil că am greșit și eu. Chestia asta e grea.
Oricum, înapoi la Absolute Zero.
Absolut Zero este cea mai rece temperatură posibilă la care se poate atinge teoretic. În acest moment, nu se poate extrage energie termică dintr-un sistem, nu se poate lucra. Este mort Jim.
Dar este complet teoretic. Este practic imposibil să răcorim ceva la Absolute Zero. Pentru a răci ceva, trebuie să lucrați pentru a extrage căldură din el. Cu cât ești mai rece, cu atât trebuie să faci mai multă muncă. Pentru a ajunge la Absolute Zero, va trebui să depuneți o cantitate infinită de muncă. Și este ridicol.
După cum probabil ați învățat în clasă de fizică sau chimie, temperatura unui gaz se traduce prin mișcarea particulelor din gaz. Pe măsură ce răciți un gaz în jos, prin extragerea căldurii din acesta, particulele încetinesc.
Ați crede, prin urmare, că prin răcirea a ceva la Absolute Zero, toată mișcarea particulelor din acel ceva se va opri. Dar acest lucru nu este adevărat.
Din punct de vedere al mecanicii cuantice, nu puteți cunoaște niciodată poziția și impulsul particulelor în același timp. Dacă particulele s-ar opri, ai ști impulsul (zero) și poziția lor ... chiar acolo. Universul și legile sale fizice pur și simplu nu pot permite să se întâmple asta. Mulțumesc Principiul de incertitudine al lui Heisenberg.
Prin urmare, există întotdeauna o mică mișcare, chiar dacă puteți ajunge la Absolute Zero, pe care nu o puteți. Dar nu mai puteți extrage din el căldură.
Fizicianul Robert Boyle a fost unul dintre primii care au considerat posibilitatea existenței unei temperaturi cât mai scăzute, pe care a numit-o primum frigidum. În 1702, Guillaume Amontons a creat un termometru pe care el a calculat că va coborî la -240 C. Destul de aproape, de fapt.
Dar Lordul Kelvin a fost cel care a creat această scală absolută în 1848, începând cu -273 C, sau 0 kelvin.
Prin această măsurare, chiar și cu vânturile sale, Winnipeg a fost un falez de 223 de kelvin în acea zi de iarnă.
Pe de altă parte, suprafața Plutonului variază de la un nivel scăzut de 33 de kelvin la un maxim de 55 de kelvin. Aceasta este de la -240 C la -218 C.
Temperatura medie de fundal pe întregul Univers este de doar 2,7 kelvin. Nu veți găsi multe locuri atât de reci, decât dacă veți ieși în golurile vaste cosmice care separă grupurile de galaxii.
De-a lungul timpului, temperatura de fundal a Universului va continua să scadă, dar niciodată nu va ajunge la Zero Absolut. Chiar și în anii Googol, când ultima gaură neagră super-masivă s-a evaporat în cele din urmă și nu a mai rămas căldură utilizabilă în întregul Univers.
De fapt, astronomii numesc acest viitor sumbr „moartea prin căldură” a Universului. E moartea căldurii, ca și în moarte, moartea tuturor căldurilor. Si fericire.
Ați putea fi surprins să știți că cea mai rece temperatură din întreg Universul este chiar aici pe Pământ. Ei bine, uneori, oricum. Și presupunând că extratereștrii nu au o tehnologie mai bună decât noi, ceea ce probabil o fac.
În momentul în care înregistrez acest videoclip, fizicienii au folosit lasere pentru a răci gazul Rubidium-87 la doar 170 nanokelvin, o fracție minusculă deasupra Absolute Zero. De fapt, au câștigat un premiu Nobel pentru munca lor în descoperirea condensatelor de Bose-Einstein.
NASA lucrează de fapt la un nou experiment numit Cold Atom Lab care va trimite o versiune a acestei tehnologii la Stația Spațială Internațională, unde ar trebui să poată răci material până la 100 de picokelvin. E frig.
Iată care vă sunt livrate. Absolute Zero este cea mai rece temperatură posibilă decât se poate atinge vreodată, punctul în care nu se poate extrage energie termică suplimentară dintr-un sistem. Nu spuneți niciodată grade kelvin, veți provoca atât de mult parcă. Universul nu poate încă să se potrivească cu abilitățile noastre de generare la rece ... Ia universul acela.
Mi-ar plăcea să aud cea mai rece temperatură pe care ați experimentat-o personal. Pentru mine, a fost vizita în Buffalo în decembrie. Nu este in regula.
Podcast (audio): descărcare (durata: 6:54 - 2.4MB)
Abonare: Podcast-uri Apple | Android | RSS
Podcast (video): descărcare (durata: 6:56 - 90.4MB)
Abonare: Podcast-uri Apple | Android | RSS
