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溫度有極限嗎?科學家製造出宇宙最低溫度

最低溫度

許多人都知道低溫是有極限的,宇宙中的最低溫度在熱力學上叫做絕對零度,零下273.15攝氏度。在這個溫度下分子和原子還有電子都停止了運動和一切的振動,雖然無法真正達到這個低溫,但是科學家已經在實驗室內無限逼近這個溫度。

人的體溫是310K,人類已知的宇宙最低溫是1K,科學實驗室內可以達到的溫度是0.000000001K ,而科學家已經達到了無限接近於絕對零度的一萬億分之一「皮度」量級(10的負12次方量級)。

溫度有極限嗎?科學家製造出宇宙最低溫度

科學家用原子構成的「激光晶格」,將其中能量最高的原子剔除,逼近最低溫度極限。激光交叉構成強度峰值區和峰谷區,原子則會傾向於留在峰谷區內,這裡是熱量最低的區域。

確保所有「晶格」中的原子中只有那些最活躍的原子收到激光的能量而跳躍出體系之外。通過調節激光的強度,研究人員們成功地將激光晶格中那些最活躍,因而也「最熱」的原子清除出了系統,只留下那些「最冷」的原子。這種方法可以帶走系統中的熵,幫助降低整個系統的溫度,通過這種操作實現了宇宙中最低的溫度10的負12次方K。

最高的溫度

冷和熱是相反的,既然冷有最低溫度,那麼熱有極限溫度嗎?

溫度的本質就是物體的運動,從微觀上來說就是原子或者比原子更小的微粒,他們的內部和相互之間的振動所產生的能量。微粒振動的頻率越高,運動的速度越快,那麼從宏觀上來說物體所含有的能量就越高,溫度就越高,但是我們都知道既然是運動,那麼速度肯定是有極限的,那麼溫度肯定不可能無限高,溫度也是有上限的。

當微粒運動的速度達到最快,微觀粒子即將崩潰的邊緣就是溫度的最高點,而這個點叫做普朗克溫度,即溫度的最高點1.416833(85)*10^32 K。根據宇宙物理學家的研究,宇宙大爆炸瞬間所產生的最高溫度就是普朗克溫度,溫度的極限。

溫度有極限嗎?科學家製造出宇宙最低溫度

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