William Thomson, beter bekend als Lord Kelvin, stelde in de 19e eeuw vast dat geen enkel materiaal kouder kan worden dan "het absolute nulpunt" (-273°C), aangezien de deeltjes van het materiaal dan geen energie en dus geen beweging meer hebben. Een goede eeuw later ontstonden al theoriën dat dit niet altijd op zou hoeven te gaan, maar daar is nooit bewijs voor geleverd.
Tot nu.
Ulrich Schneider, natuurkundige aan universiteit van München is er samen met zijn team in geslaagd een test te creëren waarbij temperaturen onder het absolute nulpunt zijn gemeten. Ze hebben een ultrakoud kwantumgas bestaande uit kaliumatomen bewerkt met lasers en magnetische velden.
Lees verder op Nature (en)
Laatste berichten
-
07:53
Rotatie van het heelal 25
-
00:49
Ervaringen met "herontdekkingen" 11
-
21:28
hall effect in vloeistof gebruiken als stromingssensor 6
-
17:59
Gezocht: de/een naam voor een getallenrij met een cauchyrij als partieelsommenrij
-
17:28
Casus uit de praktijk: positief test THC 18
-
17 apr
speciale rel. theorie 4
-
17 apr
Vreemde stank in huis 11
-
17 apr
3 vragen over mijn rooskleurige r.berekening H2netGekoppeldeHBrflowbatterij.
-
17 apr
Interpretatie reactie-energie 3
-
17 apr
Logistic equation (Pierre Verhulst,Belgian Mathematician) 5
-
16 apr
vB 9
-
15 apr
Kunnen quantum Zonnecellen 190% quantum efficiënt zijn 1
-
15 apr
Python: sockets sluiten 4
-
14 apr
Een eenvoudige logische redenering waarom tijd niet kan bestaan 'daarbuiten' 6
-
14 apr
Hoe kun je op quantumwijze getallen vinden in een rij die kleiner zijn dan getal k 3
-
13 apr
Documentenverdwijnen uit onedrive 1
-
12 apr
Behoud van impulsmoment en energie 5
-
12 apr
INLOG STORING / TIPS 4
-
09 apr
[natuurkunde] systeemgrafen 1
-
05 apr
afbuiging licht rond zware objecten via grondbeginselen relativiteitstheorie 490
Nieuwsberichten
-
04 mar
Een nieuw soort magnetisme: altermagnetisme
-
31 okt
AI kan via stem diabetes vaststellen 11
-
21 okt
Einstein krijgt wéér gelijk 45
-
07 feb
witter dan wit 20
-
19 jun
irrigatie en de aardas
Absolute nulpunt niet meer absoluut?
Moderator: Astro
-
- Berichten: 17.659
Absolute nulpunt niet meer absoluut?
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -
- Jimi Hendrix -
-
- Berichten: 3.135
Re: Absolute nulpunt niet meer absoluut?
Het kan: kouder dan het absolute nulpunt
Onderzoekers melden dat ze voor het eerst een systeem hebben gecreëerd met een temperatuur onder het absolute nulpunt. Doorgaans geldt dat punt, minus 273 graden celsius of nul kelvin, als het koudst denkbare.
Artists impression of thermal distributions: For positive temperatures (blue balls) most atoms occupy low energy states and only a few atoms have high energies. For negative temperatures (red balls), the distribution is inverted and most atoms occupy high energy states. The vertical axis represents energy.
In het nog koudere systeem ontstaan bizarre eigenschappen, schrijven fysici. Zo is de druk niet positief, zoals in gewone gassen, maar negatief. Ook is de viscositeit negatief: een object of signaal dat erdoor vliegt wordt niet afgeremd door wrijving, maar versneld.
In een normaal gas neemt de beweeglijkheid van moleculen af naarmate het kouder wordt. Bij minus 273 graden celsius staan de moleculen stil, en is verdere afkoeling niet mogelijk. In dit speciale geval is dat omgekeerd doordat de materie zich in een zogeheten bose-einsteintoestand bevindt. De atomen verliezen daardoor hun individuele eigenschappen en vormen één samenhangend geheel.
'Behoorlijk opwindend'
Het experiment vormt de eerste rechtstreeks bevestiging van een idee dat fysicus Allard Mosk van de Universiteit Twente in 2005 beschreef, en waaraan de onderzoekers uitgebreid refereren. 'In theorie wisten we al wel dat negatieve absolute temperaturen mogelijk zijn. Maar dat ze het nu echt realiseren in een gasachtig systeem, is behoorlijk opwindend', zegt Allard Mosk opgetogen.
Op zichzelf is een temperatuur onder het absolute nulpunt voor fysici niet vreemd, omdat zij temperatuur zien als een getal dat de energieverdeling in een gas wiskundig beschrijft. In een gewoon gas is er een minimum-energie en geen maximum. Maar in andere fysische systemen - doorgaans vooral in vaste stoffen waarin de magnetische eigenschappen van atomen een rol spelen - kan dat omgekeerd zijn. In 2005 rekende Mosk voor dat ook een stelsel van plukjes bose-einsteingas in een rooster van kruisende lasers juist een maximumenergie heeft.
Stabiel
De metingen van de onderzoekers laten zien dat materie onder het absolute nulpunt redelijk stabiel blijft en zich thermodynamisch verder normaal gedraagt. Het gegeven van een negatieve druk biedt mogelijk nieuwe aanknopingspunten voor de kosmologie, waar een raadselachtig soort anti-zwaartekracht het universum uit elkaar lijkt te drijven.
Lees meer:
Atoms at negative absolute temperature – the hottest systems in the world
Negative Absolute Temperatures - Frequently asked questions
NWT
Wetenschappelijke publicatie:
S. Braun, et al.: Negative Absolute Temperature for Motional Degrees of Freedom
Bron:
Volkskrant
Onderzoekers melden dat ze voor het eerst een systeem hebben gecreëerd met een temperatuur onder het absolute nulpunt. Doorgaans geldt dat punt, minus 273 graden celsius of nul kelvin, als het koudst denkbare.
Artists impression of thermal distributions: For positive temperatures (blue balls) most atoms occupy low energy states and only a few atoms have high energies. For negative temperatures (red balls), the distribution is inverted and most atoms occupy high energy states. The vertical axis represents energy.
In het nog koudere systeem ontstaan bizarre eigenschappen, schrijven fysici. Zo is de druk niet positief, zoals in gewone gassen, maar negatief. Ook is de viscositeit negatief: een object of signaal dat erdoor vliegt wordt niet afgeremd door wrijving, maar versneld.
In een normaal gas neemt de beweeglijkheid van moleculen af naarmate het kouder wordt. Bij minus 273 graden celsius staan de moleculen stil, en is verdere afkoeling niet mogelijk. In dit speciale geval is dat omgekeerd doordat de materie zich in een zogeheten bose-einsteintoestand bevindt. De atomen verliezen daardoor hun individuele eigenschappen en vormen één samenhangend geheel.
'Behoorlijk opwindend'
Het experiment vormt de eerste rechtstreeks bevestiging van een idee dat fysicus Allard Mosk van de Universiteit Twente in 2005 beschreef, en waaraan de onderzoekers uitgebreid refereren. 'In theorie wisten we al wel dat negatieve absolute temperaturen mogelijk zijn. Maar dat ze het nu echt realiseren in een gasachtig systeem, is behoorlijk opwindend', zegt Allard Mosk opgetogen.
Op zichzelf is een temperatuur onder het absolute nulpunt voor fysici niet vreemd, omdat zij temperatuur zien als een getal dat de energieverdeling in een gas wiskundig beschrijft. In een gewoon gas is er een minimum-energie en geen maximum. Maar in andere fysische systemen - doorgaans vooral in vaste stoffen waarin de magnetische eigenschappen van atomen een rol spelen - kan dat omgekeerd zijn. In 2005 rekende Mosk voor dat ook een stelsel van plukjes bose-einsteingas in een rooster van kruisende lasers juist een maximumenergie heeft.
Stabiel
De metingen van de onderzoekers laten zien dat materie onder het absolute nulpunt redelijk stabiel blijft en zich thermodynamisch verder normaal gedraagt. Het gegeven van een negatieve druk biedt mogelijk nieuwe aanknopingspunten voor de kosmologie, waar een raadselachtig soort anti-zwaartekracht het universum uit elkaar lijkt te drijven.
Lees meer:
Atoms at negative absolute temperature – the hottest systems in the world
Negative Absolute Temperatures - Frequently asked questions
NWT
Wetenschappelijke publicatie:
S. Braun, et al.: Negative Absolute Temperature for Motional Degrees of Freedom
Bron:
Volkskrant
Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Absolute nulpunt niet meer absoluut?
Voordat er door sensatiebeluste media alweer een verkeerd beeld ontstaat, een quote uit de door Confusie aangehaalde faq van dezelfde wetenschappers:
De kop in de VK "Het kan: kouder dan het absolute nulpunt" is onjuist.
Is your system really colder than zero Kelvin?
No! Nothing can be colder than absolute zero (0 K)!
Negative absolute temperatures (or negative Kelvin temperatures) are hotter than all positive temperatures - even hotter than infinite temperature.
De kop in de VK "Het kan: kouder dan het absolute nulpunt" is onjuist.
-
- Berichten: 3.135
Re: Absolute nulpunt niet meer absoluut?
Het is mijn indruk dat het door de onderzoekers nogal sensationeel is gebracht.
In een ideaal gas zou de snelheidsverdeling zo zijn:
De maat voor temperatuur is gedefinieerd.
Als ik het allemaal goed begrijp is de snelheidsverdeling van de deeltjes in hun experiment anders dan die van gasmoleculen in een ideaal gas. Namelijk, zoals de rechter grafiek hieronder:
Als ze dan de gemiddelde energie uitrekenen, komt die hoog uit. Die gemiddelde energie is hoger dan haalbaar zou zijn met een ideaal gas.
Invullen in de definitie voor temperatuur, veroorzaakt dan blijkbaar een minteken. (welke definitie ze precies gebruiken wordt me niet helemaal duidelijk).
Ik vind het wat misleidend dat ze spreken van een negatieve absolute temperatuur. Het zou mooier zijn als ze hadden geconcludeerd dat ze een temperatuur hadden gemeten die hoger is dan theoretisch mogelijk. En dat ze daaraan direct een discussie hadden gekoppeld over hoe temperatuur wordt gedefinieerd.
In een ideaal gas zou de snelheidsverdeling zo zijn:
De maat voor temperatuur is gedefinieerd.
Als ik het allemaal goed begrijp is de snelheidsverdeling van de deeltjes in hun experiment anders dan die van gasmoleculen in een ideaal gas. Namelijk, zoals de rechter grafiek hieronder:
Als ze dan de gemiddelde energie uitrekenen, komt die hoog uit. Die gemiddelde energie is hoger dan haalbaar zou zijn met een ideaal gas.
Invullen in de definitie voor temperatuur, veroorzaakt dan blijkbaar een minteken. (welke definitie ze precies gebruiken wordt me niet helemaal duidelijk).
Ik vind het wat misleidend dat ze spreken van een negatieve absolute temperatuur. Het zou mooier zijn als ze hadden geconcludeerd dat ze een temperatuur hadden gemeten die hoger is dan theoretisch mogelijk. En dat ze daaraan direct een discussie hadden gekoppeld over hoe temperatuur wordt gedefinieerd.
Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.
-
- Moderator
- Berichten: 4.094
Re: Absolute nulpunt niet meer absoluut?
Er is natuurlijk ook de definitie die de temperatuur relateert aan entropie en warmte overdracht.
"Temperature is a measure of the tendency of an object to spontaneously give up energy to its surroundings. When two objects are in thermal contact, the one that tends to spontaneously lose energy is at the higher temperature."
Dit lijkt me een betere definitie dan "hoeveelheid kinetische energie" om te begrijpen wat een negatieve absolute temperatuur inhoudt.
"Temperature is a measure of the tendency of an object to spontaneously give up energy to its surroundings. When two objects are in thermal contact, the one that tends to spontaneously lose energy is at the higher temperature."
\(T = \frac{1}{\bigl( \frac{\partial S}{\partial U} \bigr)_{N,V}}\)
Bron: HyperphysicsDit lijkt me een betere definitie dan "hoeveelheid kinetische energie" om te begrijpen wat een negatieve absolute temperatuur inhoudt.
-
- Berichten: 3.751
Re: Absolute nulpunt niet meer absoluut?
Een negatieve temperatuur is niet nieuw (LASERs vormen het bekendste voorbeeld van systemen met negatieve temperatuur), en ontstaat inderdaad wanneer er populatie-inversie is zoals in de rechtergrafiek van confusie. Zie hier voor een uitgebreide bespreking.
-
- Berichten: 3.135
Re: Absolute nulpunt niet meer absoluut?
The most universal definition of temperature is due to Boltzmann. The system has temperature\(T\)if the probability of the arrangement (microstate)\(n\)of the physical system is given by
\(p_n = C \cdot \exp(\zav{ -\frac{E_n}{kT} ) }\)
Als ik het goed begrijp passen ze bovenstaande formule toe.
In hun experiment hebben ze het aantal vrijheden van beweging van de atomen sterk ingeperkt;
\(p_n\)
is dan een klein getal. De energie \(E_n\)
is hoog. Vervolgens rolt er een negatief getal voor T uit de formule.Begrijp ik het zo goed?
Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.
-
- Berichten: 3.751
Re: Absolute nulpunt niet meer absoluut?
Je hebt de definitie van physicalattraction nodig om het fijne ervan te begrijpen. Ik heb gisteren nog wat rondgekeken op het www, en deze uitleg is zeer goed.
