Τι συμβαίνει με τα μόρια όταν η θερμοκρασία φτάσει στο απόλυτο μηδέν;
1. Μοριακή κίνηση:Στο απόλυτο μηδέν, η κινητική ενέργεια των μορίων προσεγγίζει τη χαμηλότερη δυνατή τιμή της. Τα μόρια χάνουν σχεδόν όλες τις δονητικές, περιστροφικές και μεταφραστικές κινήσεις τους. Ως αποτέλεσμα, η μοριακή κίνηση παύει αποτελεσματικά και η ύλη φτάνει σε μια κατάσταση που ονομάζεται κβαντική εκφυλισμός.
2. Κβαντικές καταστάσεις:Στο απόλυτο μηδέν, τα μόρια καταλαμβάνουν τις χαμηλότερες δυνατές κβαντικές καταστάσεις τους. Τα κβαντικά αποτελέσματα γίνονται κυρίαρχα και τα σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια, ακολουθούν αυστηρούς κβαντικούς μηχανικούς κανόνες. Τα επίπεδα μοριακής ενέργειας είναι στο ελάχιστο τους και τα μοριακά τροχιακά καταλαμβάνονται με συγκεκριμένο και διατεταγμένο τρόπο.
3. Μειωμένη εντροπία:Η εντροπία, ένα μέτρο διαταραχής σε ένα σύστημα, φτάνει στο απόλυτο ελάχιστο σε μηδενική θερμοκρασία. Αυτό σημαίνει ότι τα μόρια σχηματίζουν μια εξαιρετικά διατεταγμένη και οργανωμένη δομή. Οι μοριακές δονήσεις και οι περιστροφές δεν συμβάλλουν στην εντροπία, με αποτέλεσμα μια τέλεια κρυσταλλική διάταξη.
4. Η υπεραγωγικότητα και η υπερφυστικότητα:ορισμένα υλικά παρουσιάζουν ιδιόμορφες ιδιότητες όταν ψύχονται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, ορισμένα μέταλλα γίνονται υπεραγωγοί, χάνοντας όλη την ηλεκτρική αντίσταση, ενώ μερικά υγρά γίνονται υπερφυσικά, εμφανίζοντας ροή χωρίς τριβή και μηδενικό ιξώδες.
5. Θερμοδυναμικές επιπτώσεις:Ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι καθώς η θερμοκρασία προσεγγίζει το απόλυτο μηδέν, η εντροπία μιας καθαρής κρυσταλλικής ουσίας φτάνει στο μηδέν. Αυτό έχει επιπτώσεις σε διάφορους θερμοδυναμικούς υπολογισμούς και ερμηνείες της μοριακής συμπεριφοράς σε θερμοκρασίες Ultralow.
Ενώ είναι θεωρητικά δυνατό να φτάσουμε στο απόλυτο μηδέν, στην πράξη, είναι απίστευτα δύσκολο να επιτευχθεί και μόνο οι μικρές ποσότητες ορισμένων υλικών έχουν ψύχεται σε τέτοιες ακραίες θερμοκρασίες για πειραματικούς σκοπούς. Οι περισσότερες εφαρμογές πραγματικού κόσμου, όπως η κβαντική υπολογιστική και η συμπυκνωμένη φυσική της ύλης, επικεντρώνονται στην επίτευξη μερικών χιλιομέτρων ενός βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν.
