I canadesi non hanno molto di cui essere orgogliosi, ma possiamo viverti con la nostra capacità di resistere a temperature gelide. Ora vivo sulla costa occidentale, quindi sono morbido e debole, raramente ho temperature sotto lo zero.
Ma per alcuni dei miei fratelli canadesi, le temperature possono scendere a livelli che la tua mente e il tuo corpo riescono a malapena a comprendere. Ad esempio, ho un amico che vive a Winnipeg, Manitoba. Per un giorno lo scorso inverno, le temperature lì sono scese di -31 ° C, ma con il windchill, sembrava di -50 ° C. Lo stesso giorno, era un mite -29 ° C su Marte. Su Marte!
Ma per gli scienziati e l'Universo, può diventare molto più fredda. Talmente freddo, infatti, che usano una scala di temperatura completamente diversa - Kelvin - per misurare quanto sono lontane le cose dalla temperatura più fredda possibile: Zero assoluto.
Sulla scala Celsius, Zero assoluto è di -273,15 gradi. E in Fahrenheit è di -459,67 gradi. Nella scala Kelvin, tuttavia, è molto semplice. Zero assoluto è 0 kelvin.
A questo punto, uno spiegatore scientifico si imbatterà in un campo minato di uso errato. Non è 0 gradi kelvin, non devi dire la parte gradi, solo la parte kelvin. Solo Kelvin.
Questo perché quando misuri qualcosa da un punto arbitrario, come la direzione che hai appena girato, hai cambiato rotta di 15 gradi. Ma se stai misurando da un punto assoluto, come la temperatura fisica più bassa definita dalla natura, abbassi i gradi perché è un assoluto. Uno zero assoluto.
Certo, probabilmente ho anche sbagliato. Questa roba è difficile.
Comunque, torniamo ad Absolute Zero.
Lo Zero assoluto è la temperatura più fredda possibile che teoricamente può essere raggiunta. A questo punto, non è possibile estrarre energia termica da un sistema, non è possibile eseguire alcun lavoro. È morto Jim.
Ma è completamente teorico. È praticamente impossibile raffreddare qualcosa fino a Zero assoluto. Per raffreddare qualcosa, devi fare un lavoro per estrarre calore da esso. Più freddo ottieni, più lavoro devi svolgere. Per arrivare a Zero assoluto, devi impegnarti in una quantità infinita di lavoro. E questo è ridicolo.
Come probabilmente hai appreso durante la lezione di fisica o chimica, la temperatura di un gas si traduce nel movimento delle particelle nel gas. Mentre si raffredda un gas, estraendo calore da esso, le particelle rallentano.
Penseresti, quindi, che raffreddando qualcosa a Zero assoluto, tutti i movimenti delle particelle in quel qualcosa si fermerebbero. Ma questo non è vero.
Da un punto di vista della meccanica quantistica, non puoi mai conoscere la posizione e il momento delle particelle allo stesso tempo. Se le particelle si fermassero, conosceresti il loro momento (zero) e la loro posizione ... proprio lì. L'universo e le sue leggi della fisica non possono proprio permettere che ciò accada. Grazie al principio di incertezza di Heisenberg.
Pertanto, c'è sempre un piccolo movimento, anche se potresti arrivare a Zero assoluto, cosa che non puoi. Ma non puoi più estrarre calore da esso.
Il fisico Robert Boyle fu uno dei primi a considerare la possibilità che ci fosse una temperatura più bassa possibile, che chiamò primum frigidum. Nel 1702, Guillaume Amontons creò un termometro che calcolò avrebbe toccato il fondo a -240 C. In realtà abbastanza vicino.
Ma fu Lord Kelvin, che creò questa scala assoluta nel 1848, a partire da -273 ° C, o 0 Kelvin.
Con questa misurazione, anche con il suo windchill, Winnipeg era un mite kelvin 223 in quel giorno invernale.
La superficie di Plutone, d'altra parte, varia da un minimo di 33 kelvin a un massimo di 55 kelvin. Sono -240 C a -218 C.
La temperatura di fondo media in tutto l'universo è di soli 2,7 kelvin. Non troverai molti luoghi così freddi, a meno che non esca dai vasti vuoti cosmici che separano i gruppi di galassie.
Nel tempo, la temperatura di fondo dell'Universo continuerà a scendere, ma non raggiungerà mai lo Zero assoluto. Anche negli anni di Googol, quando l'ultimo buco nero supermassiccio è finalmente evaporato e non c'è più calore utilizzabile nell'intero Universo.
In effetti, gli astronomi chiamano questo cupo futuro la "morte termica" dell'Universo. È la morte del calore, come in, la morte di tutto il calore. E felicità.
Potresti essere sorpreso di sapere che la temperatura più fredda dell'intero Universo è proprio qui sulla Terra. Beh, a volte, comunque. E supponendo che gli alieni non abbiano una tecnologia migliore di noi, cosa che probabilmente fanno.
Nel momento in cui sto registrando questo video, i fisici hanno usato i laser per raffreddare il gas Rubidio-87 a soli 170 nanokelvin, una piccola frazione sopra lo Zero assoluto. In realtà, hanno vinto un premio Nobel per il loro lavoro alla scoperta dei condensati di Bose-Einstein.
La NASA sta attualmente lavorando a un nuovo esperimento chiamato Cold Atom Lab che invierà una versione di questa tecnologia alla Stazione Spaziale Internazionale, dove dovrebbe essere in grado di raffreddare materiale fino a 100 picokelvin. È freddo.
Ecco i tuoi takeaway. Lo Zero assoluto è la temperatura più fredda possibile che si possa mai raggiungere, il punto in cui non è possibile estrarre ulteriore energia termica da un sistema. Non dire mai gradi kelvin, causerai così tanto sussulto. L'universo non può eguagliare le nostre abilità di generazione del freddo ... ancora. Prendi quell'universo.
Mi piacerebbe sentire la temperatura più fredda che tu abbia mai sperimentato personalmente. Per me, è stato in visita a Buffalo a dicembre. Non è giusto.
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