Tweet
quantum-gas-absolute-zero.jpg
Sự phân bố năng lượng của nguyên tử ở một trạng thái nhiệt. Năng lượng khi ở nhiệt độ dương tuyệt đối ở trên, màu xanh, còn nhiệt độ âm tuyệt đối ở dưới, màu đỏ.
Sự phân bố năng lượng của nguyên tử ở một trạng thái nhiệt. Năng lượng khi ở nhiệt độ dương tuyệt đối ở trên, màu xanh, còn nhiệt độ âm tuyệt đối ở dưới, màu đỏ.
Những nhà vật lý tại Đại học Ludwig Maximilian ở Đức mới đây đã tiến hành thí nghiệm để đạt được nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ không tuyệt đối (0K, tương đương -273,15°C). Nhóm nghiên cứu tạo ra một luồng khí lượng tử với các nguyên tử Kali rồi cố định chúng trên một chiếc "lưới mắt cá" nhờ vào từ trường và laser. Khi từ trường thay đổi liên tục, các nguyên tử chuyển từ trạng thái năng lượng thấp sang mức cao nhất mà chúng có thể đạt tới. Chính sự chuyển đổi này, cùng với một trường laser dùng để cố định nguyên tử, đã giúp nhiệt độ đám gas giảm xuống "một phần vài tỉ độ K bên dưới độ không tuyệt đối".
Đây là lần đầu tiên một đám khí lượng tử được giảm xuống nhiệt độ thấp hơn 0K. Bước đột phá trong nghiên cứu nói trên có thể dễ đến sự tạo thành "nhiều dạng vật chất mới" trong phòng thí nghiệm, trong đó có "các vật liệu phản Kelvin" cũng như những thiết bị lượng tử mới.
Thông thường, một đám mây nguyên tử sẽ được trọng lực kéo xuống, tuy nhiên một số nguyên tử trong đó có nhiệt độ tuyệt đối thấp hơn 0K sẽ nổi ngược lên trên, tức là chúng đang chống lại trọng lực. Đây cũng là một tính chất tương tự như "năng lượng tối", một lực bí ẩn đã thúc đẩy vũ trụ nở rộng trong hàng tỉ năm qua. Các nguyên tử trong đám gas nói trên có vẻ như muốn va đập vào nhau, tuy nhiên nhiệt độ dưới độ 0 tuyệt đối đã ổn định chúng lại. "Đây là một thứ mà các nhà vũ trụ học sẽ muốn nghiên cứu sâu hơn".
Lord Kelvin vào những năm 1800 đã định nghĩa thang nhiệt độ rằng không có một thứ gì có thể giảm xuống thấp hơn nhiệt độ không tuyệt đối. Nhiệt độ không tuyệt đối, độ không tuyệt đối, hay đơn giản là không tuyệt đối, là trạng thái nhiệt động học lý tưởng của vật chất, trong đó mọi chuyển động nhiệt đều ngừng.
Sau này, các nhà khoa học nhận ra rằng nhiệt độ tuyệt đối của một đám khí có liên quan đến năng lượng trung bình của các hạt bên trong nó. Trong khi đó, nhiệt độ không tuyệt đối của Kelvin thì sử dụng trạng thái lý thuyết trong đó các hạt không mang tí năng lượng nào, còn nhiệt độ tăng lên là do năng lượng năng lượng trung bình tăng lên.
Sau này, các nhà khoa học nhận ra rằng nhiệt độ tuyệt đối của một đám khí có liên quan đến năng lượng trung bình của các hạt bên trong nó. Trong khi đó, nhiệt độ không tuyệt đối của Kelvin thì sử dụng trạng thái lý thuyết trong đó các hạt không mang tí năng lượng nào, còn nhiệt độ tăng lên là do năng lượng năng lượng trung bình tăng lên.
Theo Nature, SciTechDaily
