絶対零度に到達する方法は？

絶対零度に到達することは基本的に不可能です。しかし、研究者たちは絶対零度に非常に近い温度を達成することができました。

絶対零度まで冷却できるものはありません。オブジェクトの温度は、その原子のランダムな動きの平均エネルギー（運動エネルギー）の尺度です。

絶対零度は、オブジェクトのすべての原子が相互に完全に停止する温度です。この温度は、ケルビンスケールなどの絶対温度スケールでは数字のゼロで示されます。

理論温度は、理想気体の法則を外挿することによって決定されます。国際的な慣例により、絶対零度は摂氏-273.15度と見なされます。

絶対零度は、達成可能な温度よりも基本的な限界です。量子ゆらぎのため、絶対零度に完全に到達することはできません。

特定の点で各原子を完全に停止するには、原子の正確な位置と運動量を固定する必要があります。これは、ハイゼンベルクの不確定性原理によれば、物理的に不可能です。

今日の宇宙の平均気温は、宇宙マイクロ波背景放射の測定に基づいて、約2.73ケルビン（-270.42°C）です。

すべての量子システムには、可能な限り低い状態である非ゼロの基底状態エネルギーがあります。さらに、熱力学の法則は、熱力学の手段だけでは絶対零度に到達できないことを示しています。これは、冷却剤の温度が漸近的に冷却剤の温度に近づき、絶対零度のシステムには依然としてゼロ点の量子機械エネルギーがあるためです。絶対零度での基底状態のエネルギー。基底状態の運動エネルギーを取り除くことはできません。

絶対零度の温度に到達できないにもかかわらず、科学者たちはなんとかそれに非常に近づくことができました。

2014年9月、イタリアのラボラトリオナツィオナーレデルグランサッソでのCUOREコラボレーションの科学者は、1立方メートルの銅製容器を15日間0.006ケルビン（-273.144°C; -459.659°F）に冷却し、最低気温の記録を樹立しました。既知の宇宙で。

2015年6月、マサチューセッツ工科大学の実験物理学者は、ガス状のナトリウムカリウム中の分子を500ナノケルビンの温度に冷却しました。

2017年、コールドアトム研究所（CAL）は、2018年に国際宇宙ステーション（ISS）に打ち上げるための実験装置を開発しました。この機器は、ISSの微小重力条件で非常に低温の条件を作り出し、それがボーズ・アインシュタイン凝縮の形成につながりました。この宇宙実験室では、1ピコケルビンまでの温度が達成可能であると想定されています。

有効温度の現在の世界記録は、ボーズ・アインシュタイン凝縮を使用して、2021年に38ピコケルビン（pK）、つまり0.000000000038度ケルビンに設定されました。

著者: Vitalii Babkin