Zero assoluto
Lo zero assoluto è la temperatura più bassa che si può ottenere in qualsiasi sistema macroscopico, e corrisponde a 0 K (-273,15 °C;; -459,69 °F;). Si può mostrare con le leggi della termodinamica che la temperatura non può mai essere esattamente pari allo zero assoluto, anche se è possibile raggiungere temperature arbitrariamente vicine ad esso. Allo zero assoluto le molecole e gli atomi di un sistema sono tutte allo stato fondamentale (ovvero il più basso livello di energia possibile) e il sistema ha il minor quantitativo possibile di energia cinetica permesso dalle leggi della fisica. Questa energia minima corrisponde all'energia di punto zero, prevista dalla meccanica quantistica per tutti i sistemi che abbiano un potenziale confinante.Nel caso di atomi liberi a temperature prossime allo zero assoluto, la maggior parte dell'energia è in forma di movimento traslazionale e la temperatura può essere misurata in termini di velocità di tale movimento, con velocità inferiori corrisponenti a temperature inferiori. A causa degli effetti della meccanica quantistica la velocità allo zero assoluto non è esattamente zero, ma dipende, così come l'energia, dalle dimensioni dello spazio nel quale l'atomo è confinato.
Per alcuni sistemi speciali e definizioni specifiche di temperatura, è possibile ottenere una temperatura negativa. Un sistema con temperatura negativa non è più freddo dello zero assoluto, ma è - in un certo senso - più caldo della temperatura infinita. Si veda temperatura per ulteriori informazioni. Questo tipo di fenomeno è associato, in particolare, all'inversione di popolazione che si ottiene nelle cavità risonanti dei laser convenzionali.
A temperature molto basse, prossime allo zero assoluto, la materia esibisce molte proprietà inusuali quali la superconduttività , la superfluidità e la condensazione di Bose-Einstein. Per poter studiare tali fenomeni, gli scienziati hanno elaborato metodi per ottenere temperature sempre più basse. Al 2003, la temperatura più bassa mai ottenuta è stata di 450 pK, o 4,5×10-10 K, conseguita da Wolfgang Ketterle e colleghi al Massachusetts Institute of Technology.
La nebulosa boomerang è stata recentemente scoperta come il posto più freddo conosciuto, al di fuori dei laboratori, con una temperatura di soli -272 gradi Celsius (1 Kelvin). La nebulosa è a 5.000 anni luce dalla Terra (nella costellazione del Centauro).
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