Υπάρχει όριο στο πόσο καυτό μπορεί να γίνει ένα αντικείμενο;

Ναι, υπάρχει όριο στο πόσο ζεστό μπορεί να γίνει ένα αντικείμενο. Η πιο καυτή θερμοκρασία που έχει καταγραφεί ποτέ είναι 4 τρισεκατομμύρια βαθμοί Κελσίου.

Φαίνεται ότι σε όλους μας λείπει ο ήλιος όταν κάνει κρύο έξω, παρόλο που μπορεί να τον μισούμε τις ζεστές μέρες του καλοκαιριού. Οι άνθρωποι μπορούν να προσαρμοστούν μόνο σε μικρές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του σώματος, γι' αυτό και ο καιρός είναι ένα από τα αγαπημένα μας θέματα συζήτησης! Κατά τη διάρκεια μιας μέσης ημέρας του έτους, η θερμοκρασία του σώματός μας αλλάζει μόνο κατά περίπου 1 βαθμό Κελσίου (περίπου 2 βαθμούς Φαρενάιτ) με τη χαμηλότερη θερμοκρασία να εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της νύχτας.

Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή ή πολύ χαμηλή, μπορεί να είναι θανατηφόρα για τα θερμόαιμα είδη. Εάν η θερμοκρασία του σώματος πέσει στους 35°C ή 95°F, μπορεί να οδηγήσει σε υποθερμία, ενώ 40°C ή 104°F οδηγεί σε υπερθερμία. Ωστόσο, οι περισσότεροι από εμάς δεν έχουμε τίποτα να ανησυχούμε, καθώς το περιβάλλον μας σπάνια βιώνει τόσο μεγάλες αλλαγές θερμοκρασίας.

Απόλυτο Μηδέν

Οι περισσότεροι άνθρωποι είναι αρκετά εξοικειωμένοι με την έννοια του απόλυτου μηδέν, που είναι -273,15° C. Είναι επίσης η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία που μπορεί να επιτευχθεί, σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής όπως τους γνωρίζουμε επί του παρόντος. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι το πιο κρύο που μπορεί να έχει μια οντότητα όταν έχει απορροφηθεί όλη η θερμική της ενέργεια. Σε αυτή τη θερμοκρασία (απόλυτο μηδέν), δεν υπάρχει καμία απολύτως κίνηση, ακόμη και σε υποατομικό επίπεδο. Όλα έχουν παγώσει, ακόμα και ο χρόνος. Για να το θέσουμε σε μια προοπτική, η προσπάθεια να πάτε κάτω από το απόλυτο μηδέν θα ήταν σαν να προσπαθείτε να κάνετε το αυτοκίνητό σας να κινηθεί πιο αργά από ό,τι σταμάτησε εντελώς.

Πώς κινούνται τα σωματίδια σε διαφορετικές θερμοκρασίες. (Πηγή- Whitbum Science)

Τι γίνεται όμως με την απόλυτη ζέστη; Ποιο είναι το υψηλότερο πιθανή θερμοκρασία μπορεί να είναι ένα αντικείμενο; Η διακοπή κάθε κίνησης είναι ένα πράγμα, αλλά πώς μετράμε το μέγιστο κίνηση? Πώς παίρνουμε ενέργεια μέχρι το άπειρο; Θεωρητικά, είναι δυνατό, αλλά η θεωρία δεν είναι απαραίτητα αυτό που παρατηρούμε στη φυσική μας πραγματικότητα. Για να βάλουμε τα πράγματα στη θέση τους για άλλη μια φορά, ας δούμε πόσο καυτό μπορεί να γίνει πραγματικά…

Πόσο ζεστό είναι πραγματικά ΚΑΥΤΟ;

Η Γη: Η πιο καυτή θερμοκρασία που έχει καταγραφεί ποτέ στην επιφάνεια της Γης είναι 56,7°C (134°F), που μετρήθηκε το 1913 στην Κοιλάδα του Θανάτου στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ, η οποία απέχει εξαιρετικά από την υψηλότερη δυνατή θερμοκρασία στο σύμπαν.

Κοιλάδα του Θανάτου (Πηγή- National Geographic)

The Sun: Προφανώς, ο Ήλιος είναι το πρώτο πράγμα που σκάει στο κεφάλι μας όταν σκεφτόμαστε τα πιο καυτά πράγματα στο σύμπαν – ή τουλάχιστον το ηλιακό μας σύστημα. Η θερμοκρασία στην επιφάνειά του είναι περίπου 5000°C (9000°F), ενώ στον πυρήνα του, η θερμοκρασία μπορεί να φτάσει τα 15 εκατομμύρια °C (27 εκατομμύρια °F). Για να καταλάβετε πόσο ζεστό είναι, προσπαθήστε να φανταστείτε εάν μια σιδερένια μπάλα θα μπορούσε να διατηρηθεί σε αυτή τη θερμοκρασία χωρίς να λιώσει. Η θερμότητα από αυτή τη μπάλα θα σκότωνε ακαριαία κάθε ζωντανό ον σε ακτίνα 2000 χιλιομέτρων! Εάν εξακολουθεί να μην είναι αρκετά ζεστό για εσάς, ας δούμε μερικά αστέρια που είναι ακόμα πιο ζεστά από τον Ήλιο μας.

Θερμοκρασία επιφάνειας Ήλιου

Άλλα ουράνια σώματα: Ένας μάλλον μη εντυπωσιακός λευκός νάνος στο νεφέλωμα της Κόκκινης Αράχνης λάμπει σε θερμοκρασία 300.000°C, η οποία είναι πάνω από 50 φορές θερμότερη από την επιφάνεια του Ήλιου. Ακόμη πιο ζεστό από αυτό είναι ένα «κβάζαρ», όπου το κέντρο καίει 100 φορές περισσότερη ενέργεια από το σύνολο του Γαλαξία! Το αέριο γύρω από ένα κβάζαρ μπορεί να φτάσει σε θερμοκρασίες 80 εκατομμυρίων °C.

Ένα Κβάζαρ ( Source- nasa.gov)

Μερικά από τα πιο βίαια γεγονότα στο σύμπαν είναι οι θάνατοι γιγάντων αστέρων. Αυτά τα γεγονότα ονομάζονται σουπερνόβα και εκπέμπουν τεράστιες εκρήξεις ενέργειας με τη μορφή ακτίνων γάμμα. Εάν ένα από αυτά συνέβαινε αρκετά κοντά στη Γη, θα μπορούσε ουσιαστικά να εξαφανίσει τον κόσμο μας από την ύπαρξη, καθώς έχει θερμοκρασία που ξεπερνά το 1 δισεκατομμύριο °C.

Υποατομικές θερμοκρασίες: Τώρα, καθώς ανεβαίνω την κλίμακα της θερμοκρασίας, πρέπει να επιστρέψουμε στη Γη. Η πιο καυτή θερμοκρασία που έχουμε συναντήσει ποτέ είναι στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων. Με έδρα την Ελβετία, αυτό το μηχάνημα χρησιμοποιείται από επιστήμονες για την παρατήρηση των γεγονότων που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια συγκρούσεων υψηλής ταχύτητας μεταξύ ατομικών σωματιδίων. Όταν συνθλίβουν σωματίδια χρυσού μαζί, για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, η θερμοκρασία φτάνει τα 4 τρισεκατομμύρια°C, που είναι πολύ υψηλότερη από μια έκρηξη Supernova ή μια πυρηνική έκρηξη! Αυτή η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή για να λιώσει ακόμη και τα υποατομικά σωματίδια σε ένα ακατάστατο χάος.

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN

Ποτέ δεν έχουν καταγραφεί υψηλότερες θερμοκρασίες, αν και μπορούν εύκολα να θεωρηθούν. Πρώτον, πρέπει να συνειδητοποιήσουμε ότι κάθε αντικείμενο με θερμοκρασία υψηλότερη από το Απόλυτο Μηδέν (-273,15°C) έχει ένα μήκος κύματος εκπεμπόμενου φωτός που σχετίζεται με αυτό. Ακόμη και το σώμα μας εκπέμπει φως, το οποίο βρίσκεται στην υπέρυθρη περιοχή του φάσματος και μπορεί να φανεί μόνο μέσω ειδικών καμερών. Καθώς η θερμοκρασία ενός αντικειμένου αυξάνεται, το μήκος κύματος του φωτός που σχετίζεται με αυτό μειώνεται. Ο ήλιος, όντας σε υψηλότερη θερμοκρασία από το σώμα μας, μπορεί να εκπέμψει φως με πολύ μικρότερο – και επομένως ορατό – μήκος κύματος.

Απόλυτο Hot

Στο Καθιερωμένο Μοντέλο του Σύμπαντος, η υψηλότερη δυνατή θερμοκρασία που επιτεύχθηκε ποτέ εμφανίστηκε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Κατά τη διάρκεια αυτής της μικροσκοπικής χρονικής περιόδου, το εκπεμπόμενο φως είχε μόνο μήκος κύματος 10^-35 μέτρα. Αυτό το μήκος ονομάζεται μήκος Planck και είναι το μικρότερο μετρήσιμο μήκος στο Σύμπαν. Λόγω αυτού του μικρού μήκους κύματος, οι θερμοκρασίες ήταν τόσο υψηλές όσο 10^32°C, που ονομάζεται θερμοκρασία Planck και αποτελεί τον πλησιέστερο ορισμό του «απόλυτου θερμού» που έχουμε αυτήν τη στιγμή.

The Light Spectrum (Source- grg.northwestern.edu)

Πέρα από τη θερμοκρασία Planck που είναι η πιο καυτή θερμοκρασία που έχει επιτευχθεί ποτέ στο σύμπαν μας, οι φυσικοί υποθέτουν ότι σε οποιαδήποτε θερμοκρασία υψηλότερη από το πρότυπο Planck, οι βαρυτικές δυνάμεις των επηρεαζόμενων σωματιδίων θα γίνονταν τόσο ισχυρές που θα μπορούσαν να δημιουργήσουν μια μαύρη τρύπα. Μια μαύρη τρύπα που δημιουργείται από ενέργεια, αντί για ύλη, ονομάζεται «kugelblitz». Τα επί του παρόντος αποδεκτά συμβατικά μοντέλα φυσικής καταρρέουν μετά από αυτό το σημείο, αφήνοντας πολλά ερωτήματα αναπάντητα.

Ωστόσο, πολλοί επιστήμονες διαφωνούν με αυτό το μοντέλο και πιστεύουν ότι καθώς συνεχίζουμε να μαθαίνουμε για την υποατομική συμπεριφορά της ύλης, η μέγιστη δυνατή θερμοκρασία θα συνεχίσει να αυξάνεται!