विज्ञान में निरपेक्ष शून्य क्या है?

निरपेक्ष शून्य को उस बिंदु के रूप में परिभाषित किया जाता है जहाँ और नहीं गर्मी के अनुसार एक सिस्टम से हटाया जा सकता है पूर्ण या थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने। यह शून्य से मेल खाती है केल्विनया माइनस 273.15 सी। यह रैंकिन पैमाने पर शून्य और शून्य से 459.67 एफ है।

क्लासिक गतिज सिद्धांत बताता है कि पूर्ण शून्य व्यक्तिगत अणुओं के आंदोलन की अनुपस्थिति का प्रतिनिधित्व करता है। हालांकि, प्रायोगिक साक्ष्य से पता चलता है कि यह मामला नहीं है: बल्कि, यह दर्शाता है कि पूर्ण शून्य पर कणों में न्यूनतम कंपन गति होती है। दूसरे शब्दों में, जबकि पूरी तरह से शून्य पर एक प्रणाली से गर्मी को हटाया नहीं जा सकता है, पूर्ण शून्य न्यूनतम संभव थैलेपी राज्य का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।

क्वांटम यांत्रिकी में, पूर्ण शून्य अपनी जमीनी अवस्था में ठोस पदार्थ की सबसे कम आंतरिक ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है।

तापमान यह बताने के लिए प्रयोग किया जाता है कि कोई वस्तु कितनी गर्म या ठंडी है। किसी वस्तु का तापमान उस गति पर निर्भर करता है जिस पर उसके परमाणु और अणु दोलन करते हैं। यद्यपि पूर्ण शून्य अपनी धीमी गति से दोलनों का प्रतिनिधित्व करता है, लेकिन उनकी गति पूरी तरह से कभी नहीं रुकती है।

यह संभव नहीं है, इस प्रकार अब तक, पूर्ण शून्य तक पहुंचने के लिए - हालांकि वैज्ञानिकों ने इसे संपर्क किया है। नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) ने 1994 में 700 एनके (केल्विन के अरबवें) तापमान रिकॉर्ड किया। मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने 2003 में 0.45 एनके का नया रिकॉर्ड बनाया।

भौतिकविदों ने दिखाया है कि एक नकारात्मक केल्विन (या रैंकिन) तापमान होना संभव है। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि कण पूर्ण शून्य से अधिक ठंडे हैं; बल्कि, यह एक संकेत है कि ऊर्जा में कमी आई है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि तापमान ए है thermodynamic मात्रा संबंधित ऊर्जा और एन्ट्रापी। जैसे-जैसे एक प्रणाली अपनी अधिकतम ऊर्जा के करीब पहुंचती है, उसकी ऊर्जा कम होने लगती है। यह केवल विशेष परिस्थितियों में होता है, जैसा कि अर्ध-संतुलन राज्यों में होता है जिसमें स्पिन नहीं होती है संतुलन एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ। लेकिन इस तरह की गतिविधि नकारात्मक तापमान को जन्म दे सकती है, भले ही ऊर्जा को जोड़ा जाता है।

अजीब बात है, एक सकारात्मक तापमान पर एक नकारात्मक तापमान पर एक प्रणाली को एक से अधिक गर्म माना जा सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि गर्मी को उस दिशा के अनुसार परिभाषित किया जाता है जिसमें यह बहती है। आम तौर पर, एक सकारात्मक-तापमान वाली दुनिया में, गर्मी एक गर्म जगह पर ऐसे गर्म स्टोव से एक ठंडे स्थान जैसे कमरे में बहती है। गर्मी एक नकारात्मक प्रणाली से एक सकारात्मक प्रणाली में प्रवाहित होगी।

3 जनवरी 2013 को, वैज्ञानिकों ने एक क्वांटम गैस का गठन किया पोटैशियम परमाणु जो स्वतंत्रता की गति डिग्री के संदर्भ में एक नकारात्मक तापमान था। इससे पहले, 2011 में, वोल्फगैंग केटरल, पैट्रिक मेडले और उनकी टीम ने एक चुंबकीय प्रणाली में नकारात्मक पूर्ण तापमान की संभावना का प्रदर्शन किया था।

नकारात्मक तापमान में नए शोध से अतिरिक्त रहस्यमय व्यवहार का पता चलता है। उदाहरण के लिए, जर्मनी में कोलोन विश्वविद्यालय में एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, अचिम रोश ने गणना की है कि परमाणु एक नकारात्मक निरपेक्ष तापमान पर है गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र "ऊपर" जा सकता है और न कि केवल "नीचे"। सबजेरो गैस डार्क एनर्जी की नकल कर सकती है, जो ब्रह्मांड को आवक के खिलाफ तेजी से और तेजी से विस्तार करने के लिए मजबूर करती है गुरुत्वीय खिंचाव।

मेराली, ज़ेया। "क्वांटम गैस पूर्ण शून्य से नीचे जाती है।" प्रकृति, मार। 2013. दोई: १०.१०३38 / प्रकृति २०१२.१२१४६।

मेडले, पैट्रिक, एट अल। "Ultracold परमाणुओं की स्पिन ग्रैडिएंट डीमेग्नेटाइजेशन कूलिंग." भौतिक समीक्षा पत्र, वॉल्यूम। 106, नहीं। 19, मई 2011। doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.195301।