Atomii de gaz s-au răcit sub zero absolut

Cercetătorii germani au generat "temperaturi negative" despre care susţin că ar fi mai fierbinţi decât infinitul, ce pot fi folosite pentru motoare cu o eficienţă de peste 100%, şi au făcut unele observaţii despre energia întunecată.

La temperatura ipotetică de zero grade Kelvin (-459,67 grade Fahrenheit) atomii s-ar opri din mişcare, deci teoretic nimic nu poate fi mai rece decât zero absolut Kelvin.

Dar pe o scală curbată, în locul uneia liniare, pot exista temperaturi negative. Atunci când temperaturile ajung fie sub zero, fie deasupra infinitului pe zona pozitivă a acestei scale, ele devin negative.

În cazul temperaturilor pozitive, este mult mai probabil ca atomii să intre într-o stare cu un consum redus de energie decât într-una cu un consum ridicat, acest model fiind numit distribuţia Boltzmann. Când sunt încălziţi, atomii pot ajunge la niveluri mai ridicate de energie.

"Distribuţia Boltzmann inversată este semnul distinctiv al unei temperaturi absolute negative, acest lucru fiind ceea ce am realizat în acest caz", a declarat co-autorul studiului Ulrich Schneider de la Universitatea din München, într-un comunicat de presă. "Cu toate acestea, gazul nu este mai rece decât zero grade Kelvin, ci mai cald."

"Este chiar mai cald decât la orice temperatură pozitivă - scala de temperatură pur si simplu nu se încheie la infinit, ci sare în schimb la valori negative."

Obiectele cu temperaturi negative se comportă ciudat, energia de exemplu trecând de la ele spre alte obiecte, care au temperaturi pozitive.

Cercetătorii au creat un sistem care limitează energia atomilor prin răcirea în vid a circa 100.000 de atomi până la câteva grade nanokelvin, sau o miliardime dintr-un kelvin, folosind o reţea de fascicule laser sau "latici optice" şi câmpuri magnetice pentru a controla comportamentul şi schimbul lor într-o zonă cu temperaturi negative.

Temperatura depinde de presiune, de mişcarea atomilor şi de energia potenţială. Gazului i-a fost aplicată o presiune negativă, fasciculele limitând energia lor potenţială şi câmpurile magnetice făcându-le repulsive.

Materia aflată la temperaturi negative absolute ar putea fi folosită pentru a crea motoare termice cu o eficienţă de peste 100%, care ar putea absorbi energie atât de la substanţele reci cât şi de la cele calde.

Aceasta are relevanţă şi în cosmologie, deoarece comportamentul său termodinamic este similar cu proprietăţile energiei întunecate – despre care se crede că ar accelera expansiunea universului – din moment ce presiunea negativă a gazului rece ar presupune dezintegrarea sa, dar temperatura negativă împiedică acest lucru să se întâmple.

Studiul a fost publicat în Science.