Почему абсолютный ноль никогда не будет достигнут в лаборатории?

Он определяется как ноль кельвинов или -273,15 градусов по Цельсию.

Ситуация интересна тем, что в этот момент атомы и молекулы не имеют никакой кинетической энергии. Они не могут вибрировать или двигаться. Это явление также называется тепловой смертью Вселенной. В этот момент частицы по сути застывают на месте.

Но абсолютного нуля на практике достичь невозможно. Это напрямую запрещают законы термодинамики.

• Первый закон термодинамики гласит, что энергию нельзя создать или уничтожить, ее можно только преобразовать.
• Второй закон гласит, что энтропия, или беспорядок, всегда возрастает в изолированной (замкнутой) системе.
• Третий закон гласит, что энтропия приближается к постоянному значению, когда температура приближается к абсолютному нулю.

Если мы что-то охлаждаем до абсолютного нуля, то нам нужно отвести от объекта все тепло.

Но тепло — это форма энергии, и вы никак не сможете избавиться от нее полностью. Вы можете только перенести энергию в другое место. Отвести тепло. С помощью той или иной методики, которая имеет КПД. Все мы помним, что КПД установки всегда меньше 100%, или же это будет очередной вечный двигатель.

По мере отвода тепла вы уменьшаете энергию объекта и увеличиваете энтропию системы, что затрудняет достижение минимально возможного энтропийного состояния.

При очень низких температурах материя ведет себя странным образом. Она может существовать в суперпозиции, то есть находиться в двух или более состояниях одновременно. Система также может запутываться с другими частицами, что означает обмен информацией и свойствами в пространстве-времени. Получается интересное квантовое состояние. Это состояние материи вызывает множество вопросов и не совсем ясно, чем оно является.

Рассматриваемые явления называются квантовыми эффектами, и они препятствуют достижению материей определенного состояния при абсолютном нуле. Ученые приблизились к этому состоянию. Нынешним рекордсменом является команда исследователей из Массачусетского технологического института и Гарварда, которые в 2023 году охладили облако атомов натрия до 500 нанокельвинов.

Это на 0,0000005 кельвина, или -273,1499995 градуса по Цельсию холоднее, чем в открытом космосе.

Но даже при такой сверхнизкой температуре атомы продолжали двигаться и взаимодействовать друг с другом посредством квантовых эффектов.

При такой температуре образуется состояние вещества, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна, в котором частицы действуют как один гигантский суператом со странными свойствами.