Bilim adamları mutlak sıfırdan daha soğuğa ulaştı. Bu o kadar düşük bir sıcaklık ki, sonsuz dereceden bile daha sıcak.

Mutlak sıfır ulaşılabilecek en düşük sıcaklık olarak bilinir. Ancak araştırmacılar son araştırmalarında gösterdiler ki mutlak sıfırdan daha düşük sıcaklık da mümkün, eksi ya da negatif sıcaklık adı verilen yepyeni bir diyarda hem de.

Araştırmacılara göre garip olan şu ki, bu negatif sıcaklığı başka bir şekilde tanımlayacak olursak sonsuz dereceden daha da sıcak bir sıcaklık.

Bu sıradışı buluş yüzde yüz’den daha fazla verimli motorlar yapmaya ve enerji üretebilen devridaim makinaları geliştirmeye izin verebilir, ya da karanlık enerji adı verilen ve içinde yaşadığımız evrenin genişlemesine neden olan gizemi açıklamaya yardımcı olabilir.

Bir nesnenin sıcaklığı aslında içerisindeki atomların ne kadar hareket edebildiğidir. Eğer nesne soğuksa atomlar daha yavaş hareket ederler. Sıfır kelvin adı verilen mutlak soğukta ise (273.15 derece santigrat) atomların hareketi tamamen durur. Bu nedenle hiçbir şey sıfır kelvin’den daha soğuk olamaz.

Tuhaf Negatif Sıcaklıklar
Negatif sıcaklığı algılayabilmek için bilim adamları bir çember geliştirdiler. Onlara göre sıcaklık doğrusal olarak artmıyor, bir çember gibi pozitif sıcaklıklar bu çemberin bir kısmı, negatif sıcaklıklar ise öbür tarafı. Sıcaklık çok arttığında sonsuza yakın bir sıcaklığa ulaşıldığında bir anda negatif oluyor aynı şekilde mutlak sıfırın altına düştüğünde de sonsuz derece sıcaklığa yakın.

Pozitif sıcaklıklarda atomlar düşük enerjili durumlara yönelirler, buna fizikte Boltzmann dağıtımı adı verilir. Ancak bir nesne ısıtıldığında daha yüksek enerji seviyelerine ulaşabilir.

Mutlak sıfırda ise atomlar olabilecek en düşük enerji düzeyindedir. Artı sonsuz derecede atomlar tüm enerji durumlarında aynı anda bulunurlar. Bu nedenle negatif sıcaklıklar pozitif sıcaklıkların tam tersi olduğu için atomlar düşük enerji durumundan daha ziyade yüksek enerji durumunda olacaktır.

Almanya’daki Münih Üniversitesinden bilim adamının açıklamasına göre sıcaklık skalası sonsuzda bitmiyor, eksi değerlere sıçrıyor.

Bekleyebileceğiniz gibi negatif sıcaklıklı nesneler çok garip davranacaktır. Mesela normalde pozitif sıcaklığı olan bir nesneden enerji daha düşük pozitif sıcaklıklı nesneye akacaktır, yani sıcak nesne soğuk nesneyi ısıtacaktır, ve soğuk nesne de sıcak nesneyi soğutacaktır. Bu bildiğimiz gibi bir denge sıcaklığı sağlanana kadar sürecektir. Aynı şekilde negatif sıcaklıklı nesnelerden de etraflarındaki pozitif sıcaklıklı nesnelere enerji akacak bu anlamda negatif sıcaklıklı nesneler her zaman için pozitif sıcaklıklı nesnelerden daha sıcakmış gibi olacaktır.

Diğer bir tuhaflık ise entropide mevcuttur. Entropi bir sistemin ne kadar karışık olduğunun ölçüsüdür. Pozitif sıcaklıklı bir nesne enerji saçarak çevrelerindeki şeylerin entropisini artıracak ve onların daha kaotik davranmalarına neden olacaktır. Ancak negatif sıcaklıklı nesneler enerji saçtıklarında gerçekte entropiyi yutacaktır.

Bugün için teoride atomların sahip olabilecekleri maksimum enerjinin bir sınırı olmadığı için bu gerçek olabilir. (Einstein’in görecelik teorisine göre hiçbir şey ışık hızına ulaşamaz)

Delice Bir Fizik Deneyi

Negatif sıcaklıkları oluşturabilmek için bilim adamları atomların taşıyabileceği maksimum enerjiyi sınırladıkları bir sistem yarattılar. 100,000 tane atomu önce birkaç nanokelvin ya da bir kelvinin milyarda biri soğukluğuna kadar soğuttular. Bu atomları bir vakumda herhangi çevresel bir etkenden izole bir şekilde, dışarda bir şeyden ısı almalarını imkansız yaparak bu soğutmayı gerçekleştirdiler.

Ardından lazer ışıkları kullanarak atomların kinetik enerjilerini sınırladılar.

Ardından bir lazer ağı kullanarak atomların her birinin sahip olduğu potansiyel enerjiyi hesapladılar. Manyetik alan kullanarak atomların birbiriyle ilişkilerini de oldukça hassas bir şekilde kontrol ettiler.

Sıcaklık aynı zamanda basınçla da ilgilidir. Bir nesne ısındıkça dışarıya doğru genişlemek ister ve soğudukça içe doğru büzüşür. (su hariç)

Ardından bilim adamları bu parçacıklar üzerinde ilk negatif sıcaklığa ulaştılar.

Yeni Tip Motorlar

Negatif sıcaklıklar ısı enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren ısı motorları yapmada kullanılabilir. Ancak bu motorlar yüzde yüz’den daha fazla verimli olacaktır.

Bunun dışında evrenin genişlemesi, karanlık enerji ve maddenin ekzotik durumlarını açıklamada faydalı olabilir.

Bilim adamları 4 Ocak sayılı Bilim dergisinde bu bulgularını detaylandırmışlar.

Biz bu haberi burada okuduk.

Yorumlar

yorum