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| 2013/01/06 09:46:44瀏覽2223|回應0|推薦4 | ||||||||||||
科學家創造出比絕對零度還低的溫度?! 在絕對零度時,物質就靜止不動了(只剩自旋性),具有最低的能量。而你是沒法叫一個已經靜止不動的粒子,更靜止的,對不對?而一個已經處於最低能量狀態的粒子,又如何產生比最低能量還低的能量狀態?這新聞到底說的是什麼意思呢? 初看起來,這個比克氏絕對溫度還低的溫度,實在很不科學。問題是出在,克氏溫度是量測「亂度」(Entropy),而不是我們一般人熟知的「溫度」(Temperature)。 物理定義下的溫度(Temperature)是指亂度(Entropy)相對於能量(Energy)的斜率(Slope)。 Temperature = the change in the energy of a system relative to the change in entropy。 各位可以想像某系統裡的基本粒子,只可以處於兩個狀態,一個是最低能階狀態,一個是最高能階狀態,若所有基本粒子都處於最高能階狀態,則此系統,不但有最高能量,也具有最低亂度(所有粒子都處於最高能量狀態)。當此系統釋出能量,則此系統的能量降低,某些粒子由最高能階狀態,落入最低能階狀態,則此系統的亂度反而增加,即並非所有粒子全部處於同一能階,就可以產生負的亂度與能量的變化率,即所謂「負溫度」的現象。這樣的實驗,在靜態的粒子上,很久以前就有許多人做過。而這個報導裡的實驗,比較特別的是,它加入動量(Momentum)的考量因素。 克氏(Kelvin)絕對零度是物質粒子"完全不動"的狀態,是物質的亂度(Entropy)為零的狀態(嚴格來說,物質即使處在絕對溫度零度,還是有非零的亂度,也就是粒子的自旋性,不過我們不需在此深究)。而溫度(Temperature)是亂度以及能量的變化率(The change rate of entropy)。
It's important to emphasize that this negative temperature isn't some state "below" absolute zero. The atoms in this system still have energy, and the negative temperatures are reached through a sudden transition, rather than by gradually shifting to negative values by going past absolute zero.
http://arstechnica.com/science/2013/01/scientists-create-negative-temperature-system/
At absolute zero particles were thought to have zero energy. Now, how can you have a particle with "negative" energy? What does this "negative" energy means? It's so odd...
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www.wired.com
Physicists have created a quantum gas capable of reaching temperatures below absolute zero, paving the way for future quantum inventions.
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