WAS IST ABSOLUTE NULL?

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Kanadier haben nicht viel, auf das sie stolz sein können, aber wir können Sie mit unserer Fähigkeit verwöhnen, eiskalten Temperaturen standzuhalten. Jetzt lebe ich an der Westküste, bin also weich und schwach und habe selten Temperaturen unter dem Gefrierpunkt.

Aber für einige meiner kanadischen Brüder können die Temperaturen auf ein Niveau sinken, das Ihr Geist und Ihr Körper kaum verstehen können. Zum Beispiel habe ich einen Freund, der in Winnipeg, Manitoba, lebt. Für einen Tag im letzten Winter sanken die Temperaturen dort um -31 ° C, aber mit dem Windchill fühlte es sich wie -50 ° C an. Am selben Tag war es ein mildes -29C auf dem Mars. Auf dem Mars!

Aber für Wissenschaftler und das Universum kann es viel viel kälter werden. In der Tat so kalt, dass sie eine völlig andere Temperaturskala verwenden - Kelvin - um zu messen, wie weit die Dinge von der kältesten möglichen Temperatur entfernt sind: Absolute Null.

Auf der Celsius-Skala beträgt der absolute Nullpunkt -273,15 Grad. In Fahrenheit sind es -459,67 Grad. In der Kelvin-Skala ist dies jedoch sehr einfach. Absolute Null ist 0 Kelvin.

An diesem Punkt wird ein wissenschaftlicher Erklärer in ein Minenfeld der falschen Verwendung stolpern. Es ist nicht 0 Grad Kelvin, Sie sagen nicht den Grad-Teil, sondern nur den Kelvin-Teil. Nur Kelvin.

Dies liegt daran, dass Sie den Kurs um 15 Grad geändert haben, wenn Sie etwas von einem beliebigen Punkt aus messen, z. B. in die Richtung, in die Sie gerade gedreht haben. Wenn Sie jedoch von einem absoluten Punkt aus messen, wie der niedrigsten von der Natur definierten physikalischen Temperatur, senken Sie die Gradzahl, weil es sich um eine absolute Temperatur handelt. Eine absolute Null.

Natürlich habe ich das wahrscheinlich auch falsch verstanden. Das Zeug ist schwer.

Wie auch immer, zurück zu Absolute Zero.

Absoluter Nullpunkt ist die kälteste mögliche Temperatur, die theoretisch erreicht werden kann. Zu diesem Zeitpunkt kann einem System keine Wärmeenergie entzogen werden, es kann keine Arbeit geleistet werden. Es ist tot, Jim.

Aber es ist völlig theoretisch. Es ist praktisch unmöglich, etwas auf Absolute Zero abzukühlen. Um etwas abzukühlen, müssen Sie arbeiten, um ihm Wärme zu entziehen. Je kälter Sie werden, desto mehr Arbeit müssen Sie erledigen. Um zu Absolute Zero zu gelangen, müssen Sie unendlich viel Arbeit investieren. Und das ist lächerlich.

Wie Sie wahrscheinlich im Physik- oder Chemieunterricht gelernt haben, übersetzt sich die Temperatur eines Gases in die Bewegung der Partikel im Gas. Wenn Sie ein Gas abkühlen, indem Sie ihm Wärme entziehen, werden die Partikel langsamer.

Sie würden also denken, dass durch Abkühlen von etwas auf Absolute Zero alle Partikelbewegungen in diesem Etwas aufhören würden. Das stimmt aber nicht.

Aus quantenmechanischer Sicht kann man niemals gleichzeitig die Position und den Impuls von Teilchen kennen. Wenn die Partikel aufhören würden, würden Sie ihren Impuls (Null) und ihre Position genau dort kennen. Das Universum und seine Gesetze der Physik können dies einfach nicht zulassen. Vielen Dank an Heisenbergs Unsicherheitsprinzip.

Daher gibt es immer eine kleine Bewegung, auch wenn Sie zu Absolute Zero gelangen könnten, was Sie nicht können. Sie können ihm jedoch keine Wärme mehr entziehen.

Der Physiker Robert Boyle war einer der ersten, der die Möglichkeit einer möglichst niedrigen Temperatur in Betracht zog, die er als primum frigidum bezeichnete. Im Jahr 1702 schuf Guillaume Amontons ein Thermometer, von dem er berechnete, dass es bei -240 ° C den Boden erreichen würde. Eigentlich ziemlich nahe.

Aber es war Lord Kelvin, der diese absolute Skala 1848 ab -273 ° C oder 0 Kelvin schuf.

Nach dieser Messung war Winnipeg trotz seines Windchills an diesem winterlichen Tag ein milder 223-Kelvin.

Die Oberfläche von Pluto variiert andererseits von einem Tief von 33 Kelvin bis zu einem Hoch von 55 Kelvin. Das sind -240 ° C bis -218 ° C.

Die durchschnittliche Hintergrundtemperatur im gesamten Universum beträgt nur 2,7 Kelvin. Sie werden nicht viele Orte finden, die so kalt sind, es sei denn, Sie gelangen zu den riesigen kosmischen Hohlräumen, die Galaxienhaufen trennen.

Mit der Zeit wird die Hintergrundtemperatur des Universums weiter sinken, aber sie wird niemals den absoluten Nullpunkt erreichen. Selbst in einem Googol-Jahr, in dem das letzte supermassereiche Schwarze Loch endlich verdunstet ist und im gesamten Universum keine nutzbare Wärme mehr vorhanden ist.

Tatsächlich nennen Astronomen diese trostlose Zukunft den „Hitzetod“ des Universums. Es ist Hitzetod, wie in, der Tod aller Hitze. Und Glück.

Sie werden überrascht sein zu wissen, dass die kälteste Temperatur im gesamten Universum genau hier auf der Erde liegt. Na ja, manchmal jedenfalls. Und vorausgesetzt, die Außerirdischen haben keine bessere Technologie als wir, was sie wahrscheinlich tun.

Zum Zeitpunkt der Aufnahme dieses Videos haben Physiker Rubidium-87-Gas mit Lasern auf nur 170 Nanokelvin abgekühlt, ein winziger Bruchteil über Absolute Zero. Tatsächlich erhielten sie einen Nobelpreis für ihre Arbeit bei der Entdeckung von Bose-Einstein-Kondensaten.

Die NASA arbeitet derzeit an einem neuen Experiment namens Cold Atom Lab, das eine Version dieser Technologie an die Internationale Raumstation senden wird, wo sie Material auf 100 Picokelvin abkühlen soll. Das ist kalt.

Hier sind Ihre Imbissbuden. Absoluter Nullpunkt ist die kälteste mögliche Temperatur, die jemals erreicht werden kann. An diesem Punkt kann einem System keine weitere Wärmeenergie entzogen werden. Sag niemals Grad Kelvin, du wirst so viel zusammenzucken lassen. Das Universum kann noch nicht mit unseren Fähigkeiten zur Kälteerzeugung mithalten. Nimm das Universum.

Ich würde gerne die kälteste Temperatur hören, die Sie jemals persönlich erlebt haben. Für mich war es ein Besuch in Buffalo im Dezember. Das ist nicht richtig.