绝对零度20187.0

　　Hayke kamalin hones是荷兰的物理学家。1908年，他和他的同事在实验室里把氦凝结成液体，首次实现了氦的液化。在研究中，Hones发现温度下降到4.2K以下，即-269度时，汞的电阻突然消失。当初以为是水银的奇异现象，后来发现了。铅也有这样的现象，在低温下一部分物质的热运动消失，电阻无线接近0。他把这种现象称为超导现象，处于超导状态的物体是超导体。 　　 　　科学界很快就认识到了教科文组织的伟大价值工作。年获得诺贝尔物理学奖。实际上，这是第一个与绝对零度相关的诺贝尔物理学奖，因为在爱尼斯达到绝对零度的过程中获得，当达到4.2个开尔文时，超导只不过是一个奇妙的物理世界。今年是该奖成立100周年。我们回顾历史，随着人类探索低温世界的步伐，进入新物质世界！ 　　温度在任何地方都有，和人类的日常生活密切相关。但是，温度的概念在过去很长一段时间里是不明确的。像伽利略和牛顿这样的自然哲学家认为，热量是“流动”的，其他人认为“冷”是“冷却原子”的结果。同时，温度的测定也很混乱。最快可靠的温度计是根据液体的热膨胀原理设计的。限制玻璃球或玻璃管中的液体，固定两个不动点（沸点或冰点等），在它们之间放置刻度来表示液体表面的位置。如上所述，所谓的“温度”显示在这两个点之间，当时被称为“热”。18世纪前半叶，德国人丹尼尔•加布里尔•沃伦海特（Daniel Gabriel warerenheit）和瑞典人安德·施尔修斯（Anderrs schylseus）分别确立了华氏温度和摄氏温度。这两种表示温度的方法一直以来都在使用。 　　 　　然而，使用液体测量温度取决于物质的物理性质，这只是所谓的“冷”和“热”的相对描述。19世纪中叶，英国物理学家威廉·汤姆森（William Thomson）不依赖于单一材料的性质而试图定义温度，因此1848年确立了热力学温度尺度。这个温度标志是现代科学的标准温度标志，被称为绝对温度标志。1892年，英国政府将汤姆森升格为开尔文爵士，因此这个尺子也被称为开尔文规，是以K为单位的。 　　但是温度是多少？这个问题还没有解决。只有理解物质由原子构成的真理，才能得到答案。众所周知，热能实际上是由原子运动产生的动能。温度是原子速度的尺度。换言之，温度其实是物体内部原子的运动。如果感觉到物体的“热”，原子就会迅速移动。当物体感到“冷”时，原子的移动就很慢。如果有这样的理解，就不难理解“绝对零”是什么样的状态，物体内部是非常安静的状态。在这种状态下，原子的运动完全停止。 　　 　　那么，接下来的问题是“绝对零度”，即物质完全静止的时候，原子的温度是多少。 　　17世纪，法国人纪尧姆•阿蒙登发现容器内密封的空气压力随着容器内空气的温度而降低。阿蒙顿观察到，当空气从沸点下降到冰点时，容器内的压力下降约四分之一。阿蒙登推测，空气持续冷却的话，在某个时刻压力就会完全消失。在这一点上，应该不能降低温度。也就是说，达到了“绝对零度”。根据阿蒙顿当时的计算，这个“绝对零度”大约是零下300度。现在看来，阿蒙顿的推测并不是完全正确的。今天，用绝对温度计定义的“绝对零度”相当于-273.15°C。 　　 　　“绝对零度”的确立相当于在科学家面前设置“基准”。谁先接近它，谁能得到科学称号。到了19世纪末，“绝对零度”的竞争正式开始了。 　　但是，虽然通向“基准”的道路就在眼前，但是要完全实现“绝对零”是很难的。这是因为制作低温的方法和冰箱的操作相似。如果冰箱的内壁接触循环制冷剂等相对冷的物质，热会被带入制冷剂，冰箱内部会被冷却。如果想带走物体所有的热量，达到“绝对零度”，就必须使用比“绝对零度”低的物质。这种材料中的原子可能比“静止”慢移动吗？“绝对零”意味着原子完全静止，气体的体积应该是零，但是这不会发生。但是，“绝对零度”的状态永远无法达成，只能接近无限。 　　 　　在冰箱里，冷媒一边膨胀一边冷却，随着压力降低，冷媒内部分子的运动速度变慢。在“绝对零度”的比赛中，人们从一开始就采用了这个方法。那时，一个又一个的气体被压缩，急速膨胀。这个过程不仅降低了温度，而且使气体凝结在液体中。1970年代末，法国人路易斯·保尔·卡埃（Louis Paul Cayette）用这种方法得到了零下183°C的液体氧和零下196°C的液体氮。1898年，苏格兰人詹姆斯·杜瓦（James Dewar）获得了零下250°C的液体氢。那之后只剩下氦了。伊姆斯的原子连接缓慢，是最难液化的气体，但埃尼斯做了。这是文章开头所述的场景。他发现了超导现象。 　　但是，这个还没有结束。下一次发生的事情更让我吃惊。一般来说，由于氦原子核包括两个中子和两个质子，所以氦原子的最常见形式是氦-4。温度降到3.2K时，出现较轻的原子。那是氦-3，比氦-4薄1000倍。氦-3只有一个中子。液化后，“表现”与氦-4完全不同。很难想象没有中子的液体氦的物理性质如何不同。随着温度持续下降到2.17k，气泡表面的液体氦突然消失，液体变得异常温和。这个怎么样。一些液体氦已经进入新状态。它完全没有粘性，没有摩擦，可以无限流动，可以通过微管，通过连气体都不会滞留的间隙。这是超流体。在这种状态下，无论液体的哪个部分变热或出现气泡，都会保持热来阻止气泡的形成，这是液体氦的表面变得如此温和的原因。 　　上述奇怪的现象是什么意思。事实证明我们生活在量子力学可以记述的世界里。这个只有在低温的世界才能清楚地感受到。 　　量子现象的研究也是渴望达到绝对零度的重要原因。但是，接近绝对零度是非常困难的。即使温度稍微下降，也会面临无法想象的困难。例如，一枚1平方厘米的铜币的温度为0.001K，一只蝴蝶从仅仅10厘米的高度落在硬币上，蝴蝶“撞”硬币产生的热量足以使硬币的温度上升100倍。 　　我该怎么做才好呢？可以考虑一种使激光中的光子与气体中的原子碰撞的方法。冲突夺走、减速一些原子的动能。本质上依赖于其他物质散热，但使用的“冷却剂”却大不相同。那个变得更加微妙和不可思议了。 　　 　　这些进步很快就得到了回报，给了我们一个探索由量子力学控制的物质行为的宝贵机会。例如，在低温下，由电子之间的相互作用产生的准粒子的质量可能是自由电子质量的数千倍。这些“行为”与预测粒子马约拉纳费米子非常相似，后者被认为在未来的量子计算机的数据处理中起着重要的作用。科学家还可以利用受控纯量子过冷物质环境，模拟中子星内部的极端状况、基本粒子的相互作用、宇宙诞生后的第一个进化过程。随着对低温世界的深入了解，这样的奇迹将继续发生，带我们去新的奇妙的物理世界。 　　 　　最初，宇宙的温度在大爆炸后的瞬间惊人地高，达到了数十兆凯尔文。太阳的表面温度是5800K。恒星爆炸达60亿K。超大质量恒星的爆炸和中子星的碰撞非常热。从伽玛射线爆炸的观察中发现，这些过程中产生的温度达到1兆卡。但是，在宇宙中存在着令人吃惊的“两面性”。在其他地方，经过137亿年的冷却，异常寒冷。现在，科学家们知道宇宙微波的背景辐射是2.7K，但是2.7K并不是最冷的。波尔彦星云距离地球约5000光年，非常冷，只有1K的温度。也许你认为宇宙上没有更冷的地方，除此之外地球上还有更冷的地方。隐藏在人类的低温实验室里。科学家们把那里的低温设定得比“绝对零度”高0.00000001K。这个记录被打破了。