Paradoksalno, spu\u0161tanje temperature plina na negativne vrijednosti prema Kelvinovoj ljestvici dovelo je do najvi\u0161ih temperaturnih vrijednosti \u00a0ikad izmjerenih. Studija objavljena 4. sije\u010dnja mogla bi pomo\u0107i fizi\u010darima u spoznavanju kvantnoga fenomena, a mo\u017eda i stranoga oblika energije koji dominira na\u0161im svemirom.<\/p>\n
\n
Negativne vrijednosti na Kelvinovoj temperaturnoj ljestvici ukazuju na to da \u010destice visoke energije uvelike nadma\u0161uju u brojnosti\u00a0 one s niskom razinom energije.<\/p>\n
“Navikli smo na pozitivne temperature”, ka\u017ee Achim Rosch, fizi\u010dar sa Sveu\u010dili\u0161ta u K\u00f6lnu u Njema\u010dkoj, “ali negativne temperature nisu zabranjeno podru\u010dje. Uvijek je fascinantno raditi ne\u0161to druga\u010dije.”<\/p>\n
Temperatura se obi\u010dno tuma\u010di kao razina prosje\u010dne energije \u010destica u uzorku. Primjerice, svaka molekula koja se nepravilno kre\u0107e u posudi s kipu\u0107om vodom u prosjeku ima vi\u0161e energije negoli “uspavana” molekula vode u kocki leda.<\/p>\n
No, znanstvenici koji prou\u010davaju tvar na kvantnoj razini smatraju da je bolje definirati temperaturu kao raspodjelu energije \u010destica u uzorku. Tek ne\u0161to iznad apsolutne nule (0 Kelvin, ili -273\u00b0 Celzijevih) skoro sve \u010destice u uzorku imaju razinu energije vrlo blizu nuli, uz vrlo male varijacije. No, porastom temperature \u0161iri se i raspon varijacija tako da neke \u010destice imaju vrlo malu energiju, dok druge imaju vrlo veliku energiju.<\/p>\n
Fizi\u010dar Ulrich Schneider sa Sveu\u010dili\u0161ta Ludwig Maximilian<\/em> u M\u00fcnchenu odlu\u010dio je napraviti ne\u0161to neuobi\u010dajeno. Naumio je \u010destice tvari dovesti u stanje u kojemu \u0107e one biti ograni\u010dene visokom razinom energije. Drugim rije\u010dima, htio je krenuti od maksimalne koli\u010dine energije prema niskoj razini energije \u010destica tvari (onoj koja odgovara apsolutnoj nuli). Prema definiciji, takva tvar trebala bi imati negativne temperaturne vrijednosti na Kelvinovoj ljestvici.<\/p>\n Njegov tim uspio je atome kalija ohladiti na nekoliko milijardi Kelvina iznad apsolutne nule. Koriste\u0107i lasere i magnete uspjeli su posti\u0107i da atomi “sko\u010de” u stanje visoke energije tvore\u0107i oblak \u010destica izuzetno visoke energije. Time su Schneider i njegovi kolege dobili plin \u010dija je temperatura nekoliko milijuna negativnih Kelvina.<\/p>\n Ova temperatura tehni\u010dki nije ispod apsolutne nule zato \u0161to se, za razliku od Fahrenheitove ili Celzijeve ljestvice, negativne vrijednosti na Kelvinovoj ljestvici odnose na energiju stanja \u010destica. Zapravo je rezultat ovoga eksperimenta ekstremno visoka temperatura jer je energija \u010destica izuzetno velika. Toplina putuje iz vru\u0107ega u hladno, ka\u017ee Schneider, i toplinu \u0107e ovaj plin uvijek odbijati. “Zapravo, topliji je nego i\u0161ta \u0161to nam je poznato”, ka\u017ee Schneider.<\/p>\n Unato\u010d semantici, ovaj eksperiment nije puki trik zaigranih fizi\u010dara. Znanstvena javnost fascinirana je tvarima koje karakteriziraju negativne temperaturne vrijednosti, i to zato \u0161to iskazuju neobi\u010dne osobine. Tipi\u010dne molekule plina \u0161ire se u spremniku i vr\u0161e pritisak\u00a0prema van na njegove stijenke. No, plin negativne temperature ima negativan pritisak, odnosno, “\u017eeli se sa\u017eeti u jednu to\u010dku”, ka\u017ee Schneider.<\/p>\n Negativan pritisak mogao bi biti od izuzetnoga zna\u010daja u astrofizici jer znanstvenici vjeruju da tamnu energiju, zagonetnu tvar koja uzrokuje ubrzano \u0161irenje svemira, tako\u0111er odlikuje negativan pritisak. Schneider sugerira kako eksperimentiranje s kvantnim fenomenom negativnih temperatura mo\u017ee dovesti do otkri\u0107a prirode tamne tvari \u0161irom svemira.<\/p>\n