- Trang chủ >>
- Khoa Học Tự Nhiên >>
- Vật lý
Điều gì xảy ra ở không độ tuyệt đối pot
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (84.9 KB, 5 trang )
Điều gì xảy ra ở không độ
tuyệt đối
Những cái xảy ra ở nhiệt độ thấp luôn mang đến những sự bất ngờ. Hồi
tuần rồi, các nhà khoa học đã báo cáo rằng các phân tử trong một chất khí
cực lạnh có thể phản ứng hóa học ở những khoảng cách lên tới 100 lần
khoảng cách chúng có thể tương tác ở nhiệt độ phòng.
Trongnhững thí nghiệm ở gần nhiệt độ phòng hơn, cácphản ứng hóa học
có xuhướngchậm lạikhi nhiệtđộ giảm. Nhưng cácnhà khoahọc nhận thấy các
phân tử ở nhữngnhiệt độ đông lạnh chỉ vào trăm phần tỉ của một độ trênkhông
độ tuyệt
đối (−273.15°C hay 0 kelvin) vẫn có thể trao đổi các nguyên tử nhờ vào các
hiệu ứng lượngtử kì lạ mở rộng tầmtác dụngcủachúng ở những nhiệtđộ thấp.
Sau đâychúngta hãy thử khám phá mộtchút vào địa hạt kì lạ và bất ngờ
của nhữngnhiệt độ cực lạnh. Vì saođộ không tuyệt đối (0 kelvinhay −273.15°C)
là mụctiêu không thể đạt tới?
Trên thực tế, công cần thiết để lấy nhiệt ra khỏi
một chất khí càng tăng khinhiệt độ càng thấp,và mộtlượng công vô hạn sẽ là
cần thiết để làm lạnh một cái gì đó xuống không độ tuyệt đối. Theo thuật
ngữ lượng tử, bạn có thể đổ lỗi chonguyên líbất định
Heisenberg, nguyên lí phát biểu rằng hễ bạn biết tốc độ của
một hạt càng chính xác bao nhiêu, thì bạnbiết về vị trí của nócàng ít bấynhiêu, và
ngược lại. Nếu
bạn biết các nguyêntử của bạnnằm bêntrong thí nghiệm củabạn, thìphải
có mộtsai số nào đó về xung lượng của chúng giữ chúng ở trên không độ tuyệt
đối – trừ khi thí nghiệm của bạn có kích cỡ bằng toàn thể vũ trụ. Nhiệt độ thấp
nhất từng đo được tronghệ mặt trờilà ở trên Mặttrăng. Hồi năm
ngoái,Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăngcủa NASA đã đo nhiệt độ thấp đến –
240oC trongnhững miệng hố bị che phủ vĩnh viễn ở gần cực nam mặt trăng.Nhiệt
độ đó lạnh hơnkhoảng 10độ so với nhiệt độ đo trên Diêm vươngtinh trước đây.
Đâu là vật thể tự nhiên lạnh nhất trong vũ trụ ?
Nơi lạnh nhất đượcbiết trongvũ trụ là Tinh vân
Boomerang, cách chúng ta 5000 nămánh sángtrong chòm sao Centaurus. Các
nhà khoahọc đã báo cáo hồi năm 1997rằng các chất khí thổi bùng ratừ một ngôi
sao đang hấp hối ở chínhgiữađã giãn nở và nhanhchóng lạnh xuống còn1 kelvin,
chỉ cao độ không tuyệt đối đúng 1độ. Thông thường, các đám mây khí trong
vũ trụ ấm hơn mộtchút, ít nhất là lên tới 2,7
kelvincủa phông nền vi sóngvũ trụ, bức xạ tàn dư còn lại từ thời Big Bang.
Nhưng sự giãn nở của Tinhvân Boomerang tạoramột loại tủ lạnhvũ trụ, cho phép
các chất khí duy trì nhiệt độ lạnh bất thườngcủa chúng.
Đâu là vật thể lạnh nhất trong vũ trụ ?
Nếu tínhluôn các vệ tinh nhân tạo, thì mọi thứ còn lạnh hơn nữa. Một số
thiết bị trên đài thiên văn vũ trụ Planck của Cơ quan Vũ trụ châu Âu, phóng lên vào
tháng5, 2009,được làmlạnh đến0,1 kelvinđể triệt tiêu sự nhiễu vi sóngnếu
khôngsẽ làm mờ sương tầmnhìn của vệ tinh này.Môi trườngvũ trụ, kếthợp với
hệ thốngđông lạnhvà cơ giới sử dụng hydrogen vàhelium, hạ nhiệt độ những
thiết bị lạnh nhất xuống tới0,1kelvintrongbốn giai đoạn liên tiếp.
Nhiệt độ thấp nhất từng đạt được trong phòng thí nghiệm là bao nhiêu ?
Nhiệtđộ thấp nhất từng ghi nhận được làở đây, trong một phòng thí
nghiệmtrên Trái đất này. Tháng 9 năm 2003, các nhàkhoa học tại Viện Côn
g nghệ Massachusetts đã loan báo rằng họ đã đông lạnh một đám
mây nguyên tử sodium xuống tới kỉ lục 0,45 nano kelvin.
Trước đó, các nhà khoa học tại trường Đại họcCông nghệ Helsinkiở Phần Lan
đã thu được nhiệt độ 0,1 nanokelvintrongmột mảnh
kim loại rhodiumhồi năm 1999. Tuy nhiên, đây là nhiệt độ đối với
một loại chuyển động đặc biệt màthôi – mộttính chấtlượng tử gọi là spinhạt
nhân– chứ không phải nhiệt độ chung cho mọi chuyển độngcó thể có.
Các chất khí có thể biểu hiện hành trạng kì lạ gì khi ở gần không độ
tuyệt đối ?
Trong các chất rắn, lỏng,và khí hàng ngày,nhiệt haynăng lượngnhiệt
phátsinh từ chuyển động của các nguyên tử và phân tử khichúnglướt quanhau
và va đậplên nhau. Nhưng
ở những nhiệt độ rất tháp, các quy luật kì lạ của cơ học lượng tửchiếmưu
thế. Các phân tử không còn vachạmtheo nghĩa bình thường nữa; thayvào đó, các
sóng cơ lượng tử của chúng trải ra và chồng lấn lên nhau. Khi chúng chồng lấn
lên nhaunhư vậy, thỉnhthoảng chúng hìnhthành nên cái gọi là hóađặc
Bose-Einstein, trong đó toàn bộ các nguyên tử tác dụng giốnghệt nhau giống như
một “siêu nguyêntử”. Hóađặc Bose-Einstein thuầnkhiếtđầu tiên được tạo ra
ở Colorado vàonăm
1995bằng một đám mây nguyên tử rubidium được làm lạnh xuống chưa tới
170 nano kelvin.
