APA ITU ABSOLUTE ZERO?

Send

Warga Kanada tidak perlu bangga, tetapi kami dapat menghibur Anda dengan kemampuan kami untuk menahan suhu dingin. Sekarang, saya tinggal di Pantai Barat, jadi saya lembut dan lemah, jarang mengalami suhu di bawah titik beku.

Tetapi untuk beberapa saudara Kanada saya, suhu bisa turun ke tingkat pikiran dan tubuh Anda hampir tidak bisa memahaminya. Misalnya, saya punya teman yang tinggal di Winnipeg, Manitoba. Untuk sehari musim dingin yang lalu, suhu di sana turun -31C, tetapi dengan windchill, rasanya seperti -50C. Pada hari yang sama, suhu -29C di Mars terasa sejuk. Di Mars!

Tetapi bagi para ilmuwan, dan Semesta, ini bisa menjadi jauh lebih dingin. Begitu dingin, pada kenyataannya, bahwa mereka menggunakan skala suhu yang sama sekali berbeda - Kelvin - untuk mengukur seberapa jauh hal-hal dari suhu sedingin mungkin: Absolute Zero.

Pada skala Celcius, Nol Mutlak adalah -273,15 derajat. Dan di Fahrenheit, -459,67 derajat. Namun dalam skala Kelvin, ini sangat sederhana. Absolute Zero adalah 0 kelvin.

Pada titik ini, seorang penjelajah sains akan tersandung ke ladang ranjau penggunaan yang salah. Ini bukan 0 derajat kelvin, Anda tidak mengatakan bagian derajat, hanya bagian kelvin. Hanya kelvin.

Ini karena ketika Anda mengukur sesuatu dari titik arbitrer, seperti arah yang baru saja Anda belok, Anda telah mengubah arah 15 derajat. Tetapi jika Anda mengukur dari titik absolut, seperti suhu fisik terendah yang ditentukan oleh alam, Anda menurunkan derajat karena itu mutlak. Nol Mutlak.

Tentu saja, saya mungkin juga salah. Ini sulit.

Pokoknya, kembali ke Absolute Zero.

Absolute Zero adalah suhu sedingin mungkin yang secara teoritis dapat dicapai. Pada titik ini, tidak ada energi panas yang dapat diekstraksi dari suatu sistem, tidak ada pekerjaan yang dapat dilakukan. Itu sudah mati, Jim.

Tapi ini sepenuhnya teoretis. Praktis mustahil untuk mendinginkan sesuatu ke Absolute Zero. Untuk mendinginkan sesuatu, Anda perlu melakukan pekerjaan untuk mengekstrak panas darinya. Semakin dingin Anda, semakin banyak pekerjaan yang harus Anda lakukan. Untuk mencapai Absolute Zero, Anda harus melakukan pekerjaan yang tak terbatas. Dan itu konyol.

Seperti yang mungkin Anda pelajari di kelas fisika atau kimia, suhu gas diterjemahkan menjadi gerakan partikel-partikel dalam gas. Saat Anda mendinginkan gas, dengan mengekstraksi panas darinya, partikel-partikel itu melambat.

Anda akan berpikir, kemudian, bahwa dengan mendinginkan sesuatu ke Absolute Zero, semua gerakan partikel dalam sesuatu itu akan berhenti. Tapi itu tidak benar.

Dari sudut pandang mekanika kuantum, Anda tidak akan pernah tahu posisi dan momentum partikel pada saat yang bersamaan. Jika partikelnya berhenti, Anda akan tahu momentumnya (nol) dan posisinya ... di sana. Alam Semesta dan hukum fisika tidak dapat membiarkan itu terjadi. Terima Kasih Prinsip Ketidakpastian Heisenberg.

Karenanya, selalu ada sedikit gerakan, bahkan jika Anda dapat mencapai Absolute Zero, yang tidak dapat Anda lakukan. Tetapi Anda tidak dapat mengekstraksi lebih banyak panas darinya.

Fisikawan Robert Boyle adalah salah satu yang pertama mempertimbangkan kemungkinan bahwa ada suhu serendah mungkin, yang ia sebut primum frigidum. Pada 1702, Guillaume Amontons menciptakan termometer yang dia hitung akan mencapai -240 C. Cukup dekat, sebenarnya.

Tetapi Lord Kelvin, yang menciptakan skala absolut ini pada tahun 1848, mulai dari -273 C, atau 0 kelvin.

Dengan pengukuran ini, bahkan dengan anginnya yang dingin, Winnipeg menjadi nyaman di hari musim dingin itu.

Permukaan Pluto, di sisi lain bervariasi dari rendahnya 33 kelvin hingga tinggi 55 kelvin. Berarti -240 C hingga -218 C.

Suhu latar belakang rata-rata di seluruh Semesta hanya 2,7 kelvin. Anda tidak akan menemukan banyak tempat yang dingin, kecuali Anda keluar ke rongga kosmik luas yang memisahkan cluster galaksi.

Seiring waktu, suhu latar belakang Semesta akan terus turun, tetapi tidak akan pernah benar-benar mencapai Absolute Zero. Bahkan dalam Googol tahun, ketika lubang hitam supermasif terakhir akhirnya menguap, dan tidak ada panas yang tersisa di seluruh alam semesta.

Bahkan, para astronom menyebut masa depan yang suram ini sebagai "kematian panas" dari Semesta. Ini panas kematian, seperti juga, kematian semua panas. Dan kebahagiaan.

Anda mungkin terkejut mengetahui bahwa suhu terdingin di seluruh Semesta ada di Bumi. Yah, terkadang, bagaimanapun juga. Dan dengan asumsi alien tidak mendapat teknologi yang lebih baik dari kita, yang mungkin mereka lakukan.

Pada saat saya merekam video ini, fisikawan telah menggunakan laser untuk mendinginkan gas Rubidium-87 menjadi hanya 170 nanokelvin, sebagian kecil di atas Absolute Zero. Bahkan, mereka memenangkan Hadiah Nobel untuk pekerjaan mereka dalam menemukan kondensat Bose-Einstein.

NASA sebenarnya sedang mengerjakan percobaan baru yang disebut Cold Atom Lab yang akan mengirim versi teknologi ini ke Stasiun Luar Angkasa Internasional, di mana ia harus mampu mendinginkan material hingga 100 picokelvin. Itu dingin.

Ini hadiah Anda. Absolute Zero adalah suhu sedingin mungkin yang dapat dicapai, titik di mana tidak ada energi panas lebih lanjut dapat diekstraksi dari suatu sistem. Jangan katakan derajat kelvin, Anda akan menyebabkan begitu banyak meringis. The Universe belum dapat menandingi kemampuan penghasil dingin kami ... belum. Ambil Semesta itu.

Saya senang mendengar suhu terdingin yang pernah Anda alami secara pribadi. Bagi saya, itu mengunjungi Buffalo pada bulan Desember. Itu tidak benar.