Zero absoluto não é zero absoluto

Termômetro congelado

Washington

Parece impossível, mas o zero absoluto não é a temperatura mais baixa possível: os pesquisadores de Munique conseguiram pela primeira vez congelar pessoas abaixo desse limite absoluto.

A conquista bizarra, que foi apresentado na sexta-feira, na principal revista Science, está cheia de várias conclusões paradoxais: por exemplo, pode-se pensar que um corpo com uma temperatura abaixo de zero absoluto é realmente mais quente que um objeto com temperatura infinita.

Além disso, temperaturas abaixo de zero absoluto permitiriam teoricamente a criação de motores térmicos com eficiência superior a 100%.

Fazendo Lord Kelvin

Para atingir essas temperaturas negativas, os pesquisadores essencialmente mantiveram os átomos de um gás estacionário à medida que aumentavam abruptamente sua energia.

A temperatura de qualquer corpo depende da intensidade com que seus átomos se movem ou, em outras palavras, da energia média de seus átomos.

Na física, as temperaturas são medidas na escala Kelvin, que foi estabelecida em meados do século XIX pelo físico britânico Lord Kelvin. Um grau Kelvin é igual a um grau Celsius, mas a escala Kelvin não inicia na temperatura que congela na água, mas no chamado zero absoluto, que é de -273,15 graus Celsius (a temperatura de 0 graus Celsius corresponde a 273,15). graus Kelvin).

No zero absoluto, os indivíduos devem ter energia zero e permanecer completamente imóveis.

Tecnicamente, no entanto, esse nem sempre é o caso. Na prática, os átomos de um material nem todos têm a mesma energia ao mesmo tempo. Sob condições normais, a maioria das pessoas tem energia próxima da média, mas algumas podem estar em níveis mais altos de energia.

Segundo os autores do novo estudo, temperaturas abaixo de zero absoluto ocorrem quando acontece o contrário, ou seja, quando a maioria das pessoas em um material tem energia acima da média (especificamente, essas temperaturas ocorrem em materiais cujos átomos seguem uma distribuição Boltzmann invertida).

Segundo Ulrich Schneider, chefe do estudo da Universidade de Munique, temperaturas abaixo de zero absoluto podem ser consideradas como temperaturas positivas que excedem o infinito.

“O gás que criamos não é mais frio que zero Kelvin, pelo contrário, é mais quente. É ainda mais quente do que qualquer temperatura positiva: a escala de temperatura não para na eternidade, mas em vez disso atinge valores negativos “, disse o pesquisador ao LiveScience.com.

Os paradoxos não param por aqui. Por exemplo, em condições normais, a energia flui espontaneamente dos corpos mais quentes para os mais frios. No entanto, a energia sempre fluirá de objetos com temperatura negativa para objetos com temperatura positiva. Nesse sentido, objetos com temperatura negativa são mais quentes que objetos com temperatura acima de zero absoluto.

Pessoas suspensas

Para atingir temperaturas negativas, a equipe do Dr. Snyder colocou átomos de potássio em uma câmara de vácuo e os congelou a uma temperatura de alguns bilhões de graus acima do zero absoluto. Além disso, estabilizou os indivíduos em seu lugar usando campos magnéticos e raios laser.

Nesse estado, os indivíduos se repeliram. Uma mudança repentina no campo magnético, no entanto, atraiu-os repentinamente e eles foram jogados abruptamente em seu estado máximo de energia. O manuseio adequado dos lasers impedia que as pessoas desmoronassem umas sobre as outras, o que significa que as mantinham estacionárias à medida que a tendência de oscilação aumentava.

Esse estado de coisas, de acordo com a equipe de pesquisa, corresponde à transição de um corpo de temperaturas logo acima do zero absoluto para temperaturas negativas alguns bilhões de graus Kelvin abaixo do zero absoluto.

Essas temperaturas teoricamente permitiriam a criação de máquinas térmicas (máquinas que convertem calor em trabalho) com uma eficiência superior a 100%, o que parece impossível. Essas máquinas produziriam essencialmente trabalho mecânico absorvendo calor não apenas dos corpos mais quentes, mas também dos mais frios.

Na primeira fase, no entanto, é mais provável que as temperaturas negativas atraiam cosmólogos, pois têm alguma semelhança com a chamada “energia escura”: uma força misteriosa que age contra a gravidade que força o Universo a acelerar com o aumento da velocidade.

A energia escura é semelhante a temperaturas negativas porque os átomos de um material em temperatura negativa tendem a se aproximar, como galáxias sob a influência da gravidade, mas eventualmente permanecem no local porque a temperatura negativa os impede de se aproximar. .

“Uma melhor compreensão da temperatura poderia nos levar a novos conhecimentos que nem imaginávamos”, disse o Dr. Snyder. “Quando você estuda o básico com muito cuidado, nunca sabe para onde ele vai levar”, disse ele.

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