Вы когда-нибудь задумывались о пределе температуры в космосе, за которым невозможно дальнейшее повышение температуры материи? Этот, казалось бы, простой вопрос на самом деле скрывает за собой сложности. Любителям космоса, возможно, известно, что в контексте обсуждения температур ученые часто упоминают два понятия: абсолютный ноль и температуру Планка. Мы достаточно хорошо информированы об абсолютном нуле, но что представляет собой планковская температура? Какова ее величина и реально ли ее достичь?
Постоянная Планка
Планковская температура представляет собой предельное значение температуры, признанное в теоретической физике, и названное в честь выдающегося ученого Макса Планка, внесшего значительный вклад в науку. Он ввел систему единиц, известную как планковская, которая используется в теоретической физике. Этот теоретический предел температуры, равный примерно 1,4*10^33 градусов по Цельсию, существует исключительно в научных предположениях и связан с состоянием Вселенной сразу после Большого взрыва. Для повседневной жизни значение планковской температуры невелико, так как ни одно из известных космических тел не достигает подобных значений.
Теория квантовой гравитации
В рамках квантовой теории гравитации наше понимание температуры основывается на движении частиц: чем они активнее двигаются, тем выше температура. На абсолютном нуле движение молекул минимально, в то время как с повышением температуры их активность увеличивается. При достижении температуры в 100 миллиардов градусов по Цельсию скорость частиц приближается к скорости света, что приводит к увеличению их массы и дальнейшему росту температуры.
Планковская температура, равная приблизительно 1,4*10^33 градусов по Цельсию, является теоретическим максимумом в современной физике. При её достижении электроны приобретают настолько большую плотность, что могут образовать черные дыры, выходя за пределы понимания квантовой физики. Следовательно, планковская температура служит границей, за которой невозможно повышение температуры, так как вся материя переходит в состояние энергии. Для описания процессов при более высоких температурах потребуется новая теория, которая сейчас находится в разработке. В сравнении с этим, температура в ядре Солнца, составляющая 15 миллионов градусов Цельсия, кажется значительно меньшей.
Кварк-глюонная плазма
Вероятно, кажется удивительным, но самая экстремальная температура в истории человечества была достигнута искусственно в андронных коллайдерах. В Большом адронном коллайдере, расположенном в ЦЕРН недалеко от Женевы, произошло столкновение ионов свинца, которые разогнались до скоростей, близких к скорости света. В результате этого события было высвобождено огромное количество энергии, и температура мгновенно подскочила до 10^13 градусов Цельсия.
Аналогичный эксперимент был проведен в Брукхейвенской национальной лаборатории в США, где в результате столкновения ионов золота образовалась кварк-глюонная плазма. Ученые считают, что подобное состояние вещества существовало в первые моменты после Большого взрыва, из которого возникла Вселенная. В этих экспериментах температура достигала значения свыше 4*10^12 градусов Цельсия, хотя и лишь на кратчайшие моменты времени.
Ученые утверждают, что такие эксперименты дают ценное понимание о начальных этапах эволюции Вселенной. Цель физиков - приблизиться к разгадке загадки: как из первичного однородного вещества возникла разнообразная материя.