Το απόλυτο μηδέν δεν είναι και τόσο απόλυτο.

Το απόλυτο μηδέν είναι η θερμοκρασία στην οποία η εντροπία φθάνει στην ελάχιστη τιμή της. Όπως ορίζεται από τους Νόμους της Θερμοδυναμικής, το απόλυτο μηδέν δεν μπορεί να επιτευχθεί (ακριβώς) με τεχνητά ή φυσικά μέσα, αφού κάτι τέτοιο απαιτεί ένα σύστημα πλήρως απομονωμένο από το υπόλοιπο σύμπαν. 

Ένα σύστημα, θεωρητικά, στη θερμοκρασία του απόλυτου μηδενός κατέχει μηδενικού επιπέδου κβαντική του μηχανική ενέργεια. Παρόλο που η μοριακή κινητική ενέργεια δεν μηδενίζεται εντελώς στη θερμοκρασία αυτή, το σύστημα δεν έχει πλέον αρκετή ενέργεια να μεταβιβάσει σε άλλα συστήματα. Γι' αυτό η σωστή έκφραση είναι ότι στο απόλυτο μηδέν η μοριακή ενέργεια είναι η ελάχιστη δυνατή (αλλά όχι ακριβώς μηδενική).

Κι όμως το απόλυτο μηδέν δεν είναι η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία: ερευνητές στο Μόναχο κατάφεραν για πρώτη φορά να παγώσουν άτομα κάτω από αυτό το απόλυτο όριο.

Για να φτάσουν σε αυτές τις αρνητικές θερμοκρασίες, οι ερευνητές ουσιαστικά κράτησαν ακίνητα τα άτομα ενός αερίου τη στιγμή που αύξαναν απότομα την ενέργειά τους. H θερμοκρασία ενός οποιουδήποτε σώματος εξαρτάται από το πόσο έντονα κινούνται τα άτομά του, ή με άλλα λόγια από τη μέση ενέργεια των ατόμων του. 

Στη φυσική οι θερμοκρασίες μετρώνται στην κλίμακα Κέλβιν, την οποία όρισε στα μέσα του 19ου αιώνα Βρετανός φυσικός ΛόρδοςΚέλβιν. Ένας βαθμός Κέλβιν ισούται με έναν βαθμό Κελσίου, ωστόσο η κλίμακα Κέλβιν δεν ξεκινά στη θερμοκρασία που παγώνει στο νερό, αλλά στο λεγόμενο απόλυτο μηδέν, που βρίσκεται στους -273,15 βαθμούς Κελσίου (η θερμοκρασία των 0 βαθμών Κελσίου αντιστοιχεί επομένως σε 273,15 βαθμούς Κέλβιν).

Στο απόλυτο μηδέν, τα άτομα υποτίθεται ότι έχουν μηδενική ενέργεια και παραμένουν εντελώς ακίνητα. Από τεχνική άποψη όμως, αυτό δεν ισχύει πάντα. Στην πράξη, τα άτομα ενός υλικού δεν έχουν όλα την ίδια ενέργεια ταυτόχρονα. Σε κανονικές συνθήκες, τα περισσότερα άτομα έχουν ενέργεια κοντά στο μέσο όρο, ορισμένα όμως μπορεί να βρίσκονται σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας.

Όπως εξηγούν οι συγγραφείς της νέας μελέτης, οι θερμοκρασίες κάτω από το απόλυτο μηδέν εμφανίζονται όταν συμβαίνει το αντίθετο, όταν δηλαδή τα περισσότερα άτομα ενός υλικού έχουν ενέργεια πάνω από το μέσο όρο (συγκεκριμένα, οι θερμοκρασίες αυτές εμφανίζονται σε υλικά των οποίων τα άτομα ακολουθούν μια ανεστραμμένη κατανομή Boltzmann).

Για να πετύχει αρνητικές θερμοκρασίες, η ομάδα του Δρ Σνάιντερ τοποθέτησε άτομα καλίου σε έναν θάλαμο κενού και τα κατέψυξε σε θερμοκρασία μερικών δισεκατομμυριοστών πάνω από το απόλυτο μηδέν. Επιπλέον, σταθεροποίησε τα άτομα στη θέση τους χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία και δέσμες λέιζερ. Σε αυτή την κατάσταση, τα άτομα απωθούσαν το ένα το άλλο. Μια απότομη αλλαγή του μαγνητικού πεδίου, όμως, τα έκανε ξαφνικά να έλκονται και να εκτινάσσονται απότομα στη μέγιστη ενεργειακή τους κατάσταση. Ο κατάλληλος χειρισμός των λέιζερ εμπόδισε τα άτομα να καταρρεύσουν το ένα πάνω στο άλλο, δηλαδή τα κράτησε ακίνητα καθώς η τάση τους για ταλάντωση μεγιστοποιούνταν.

Η κατάσταση αυτή, αναφέρει η ερευνητική ομάδα, αντιστοιχεί στη μετάπτωση ενός σώματος από θερμοκρασίες λίγο πάνω από το απόλυτο μηδέν σε αρνητικές θερμοκρασίες μερικά δισεκατομμυριοστά του ενός βαθμού Κέλβιν κάτω από το απόλυτο μηδέν. Οι θερμοκρασίες αυτές θα επέτρεπαν θεωρητικά τη δημιουργία θερμικών μηχανών (μηχανών που μετατρέπουν τη θερμότητα σε έργο) με απόδοση άνω του 100%, κάτι που ακούγεται αδύνατο. Οι μηχανές αυτές ουσιαστικά θα παρήγαγαν μηχανικό έργο απορροφώντας θερμότητα όχι μόνο από τα θερμότερα σώματα αλλά και από τα ψυχρότερα.

via, via, via, via