“绝对零度”,人类无法触及到的“禁区”!(4)

2023-10-27 来源:飞速影视

低温世界里的奇遇


上述奇怪现象是什么意思?事实证明,我们生活在一个可以用量子力学来描述的世界里,这只有在低温的世界里才能清楚地感觉到。
量子现象的研究也是人们渴望达到绝对零度的一个重要原因。然而,保持接近绝对零度已经变得极其困难。即使稍有降温,也会遇到难以想象的困难。例如,一枚1平方厘米的铜币的温度为0.001K,一只蝴蝶从仅10厘米的高度落在硬币上,蝴蝶“撞击”硬币产生的热量足以使硬币的温度升高100倍。
这该怎么办?人们想到了使激光中的光子与气体中的原子发生碰撞的方法。碰撞会带走一些原子的动能,使它们减速。本质上,它仍然依靠其他物质来散热,但所用的“冷却剂”却大不相同。它变得更加微妙和神奇。

“绝对零度”,人类无法触及到的“禁区”!


这些进步很快就得到了回报,给了人们一个难得的机会来探索由量子力学控制的物质的行为。例如,在低温下,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。它们的“行为”与预测的粒子——马约拉纳费米ons非常相似,后者被认为在未来量子计算机的数据处理中发挥着重要作用。科学家们还可以利用一个受控的、纯量子的过冷物质环境来模拟中子星内部的极端情况、基本粒子的相互作用以及宇宙诞生后的最早演化过程。随着我们对低温世界的理解加深,这样的奇迹将继续发生,把我们带到一个新的、奇妙的物理世界。

“绝对零度”,人类无法触及到的“禁区”!


起初,宇宙的温度在大爆炸后的瞬间惊人地高,达到了数十万亿开尔文。太阳的表面温度是5800 K。当一颗恒星爆炸时,温度可以达到60亿K。超大质量恒星的爆炸和中子星的碰撞都非常热。人们从对伽马射线爆发的观察中知道,这些过程产生的温度可以高达1兆卡。然而,宇宙有着惊人的“两面性”。在其他地方,经过137亿年的冷却后,天气异常寒冷。现在呢科学家们知道宇宙微波背景辐射是2.7K,但2.7K并不是最冷的。博莫尔扬星云距离地球约5000光年,非常寒冷,温度只有1K。你可能会认为宇宙中没有更冷的地方,但除此之外,地球上还有更冷的地方,隐藏在人类低温实验室中,科学家们将那里的低温设定为仅比“绝对零度”高0.000000001 K,这个纪录正在被打破。
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