Многие из наших подписчиков спрашивают: если самая низкая температура во Вселенной является 0К (Кельвин), то тогда какая самая большая? Существует ли верхний предел температуры? Если да, то какой? В этой статье мы постараемся кратко объяснить вам это.
Абсолютный нуль
Абсолютный нуль по шкале Цельсия соответствует значению -273,16℃. При такой низкой температуре термодинамическая система находится в самом низком энергетическом состоянии. Более того, при данном состоянии прекращаются поступательное, вращательное и колебательное движения атомов. При такой температуре все вещества переходят в кристаллическое состояние, кроме гелия, поскольку его атомная масса очень мала и энергия взаимодействия между атомами тоже мала.
При температуре абсолютного нуля можно наблюдать различные интересные эффекты, такие как: сверхтекучесть, сверхпроводимость и т.д. Поскольку при данной температуре энтропия системы равна нулю, то данная температура не достижима. Мы можем только приблизиться к такой температуре, используя лазеры. В 2000 году учёным даже удалось добиться температуры 0,1×10-9К. А совсем недавно учёные Массачусетского технологического института охладили молекулы лишь до 500 миллиардных частиц выше абсолютного нуля.
Если существует нижний предел температуры, существует ли в нашей Вселенной какой-то верхний предел температуры?
Максимальная температура во Вселенной
Современные физики теоретики считают, что верхний предел температуры во Вселенной, при которой частицы достигают максимума своей тепловой энергии, всё же существует. Эта температура называется Планковской температурой и составляет 1,41679×1032К. Именно таких высоких значений температуры достигла Вселенная в первые доли секунды после Большого взрыва.
При температуре выше планковской энергия частиц становится настолько большой, что гравитационные силы между ними сравнимы с другими фундаментальными взаимодействиями. Это означает, что гравитационные силы этих частиц станут столь большими, что они смогут образовать чёрную дыру.
Возможно ли достичь температуры Планка?
Самая высокая температура, с которой мы когда-либо сталкивались, образуется при столкновении двух частиц в Большом адронном коллайдере. При столкновении двух частиц с близко световой скоростью выделяется невероятно большое количество энергии. Температура на доли секунды достигает несколько триллионов градусов Кельвина. Данная температура намного больше, чем достигаемая при ядерном взрыве или даже взрыве сверхновой.
В 2010 году на БАК провели один эксперимент где целью было получение кварк-глюонной плазмы. Именно она наполняла Вселенную в первые секунды после Большого взрыва. Чтобы создать эти условия, учёные разогнали ионы свинца и столкнули их на околосветовой скорости. Температура при столкновении достигала 10 триллионов градусов Кельвина. Конечно, данное состояние просуществовало несколько миллисекунд, но и это дало множество полезных данных.
Следовательно, физики считают, что верхний предел температуры существует и она составляет 1,41679×1032K. Именно такую температуру имела Вселенная в первые доли секунды после Большого взрыва. К сожалению, данная температура невероятно велика и чтобы достичь её нужно колоссальное количество энергии, к которой вряд ли мы сможем хотя бы приблизиться.
Автор: Алексей Нимчук.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.