QU'EST-CE QUE ABSOLUTE ZERO?

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Les Canadiens n’ont pas grand-chose dont nous pouvons être fiers, mais nous pouvons vous régaler de notre capacité à résister au froid glacial. Maintenant, je vis sur la côte ouest, donc je suis doux et faible, connaissant rarement des températures inférieures à zéro.

Mais pour certains de mes frères canadiens, les températures peuvent descendre à des niveaux que votre esprit et votre corps peuvent à peine comprendre. Par exemple, j'ai un ami qui habite à Winnipeg, au Manitoba. L'hiver dernier, pendant une journée, les températures ont baissé de -31 ° C, mais avec le refroidissement éolien, il faisait environ -50 ° C. Ce même jour, c'était un doux -29C sur Mars. Sur Mars!

Mais pour les scientifiques et l'Univers, il peut faire beaucoup plus froid. Si froid, en fait, qu'ils utilisent une échelle de température complètement différente - Kelvin - pour mesurer à quelle distance les choses se trouvent de la température la plus froide possible: Absolute Zero.

Sur l'échelle Celsius, le zéro absolu est de -273,15 degrés. Et en Fahrenheit, il fait -459,67 degrés. Dans l'échelle Kelvin, cependant, c'est très simple. Absolute Zero est 0 kelvin.

À ce stade, un explicateur scientifique va tomber dans un champ de mines d'utilisation incorrecte. Ce n'est pas 0 degré Kelvin, vous ne dites pas la partie degrés, juste la partie Kelvin. Juste Kelvin.

En effet, lorsque vous mesurez quelque chose à partir d'un point arbitraire, comme la direction que vous venez de tourner, vous changez de cap de 15 degrés. Mais si vous mesurez à partir d'un point absolu, comme la température physique la plus basse définie par la nature, vous baissez les degrés car c'est un absolu. Un zéro absolu.

Bien sûr, je me suis probablement trompé aussi. Ce truc est dur.

Quoi qu'il en soit, revenons à Absolute Zero.

Le zéro absolu est la température la plus froide possible qui puisse théoriquement être atteinte. À ce stade, aucune énergie thermique ne peut être extraite d'un système, aucun travail ne peut être effectué. C'est mort Jim.

Mais c'est tout à fait théorique. Il est pratiquement impossible de refroidir quelque chose à Absolute Zero. Afin de refroidir quelque chose, vous devez travailler pour en extraire la chaleur. Plus vous devenez froid, plus vous devez faire de travail. Pour arriver à Absolute Zero, vous devez mettre une quantité infinie de travail. Et c'est ridicule.

Comme vous l'avez probablement appris en cours de physique ou de chimie, la température d'un gaz se traduit par le mouvement des particules dans le gaz. Lorsque vous refroidissez un gaz, en extrayant de la chaleur, les particules ralentissent.

On pourrait penser, alors, qu'en refroidissant quelque chose jusqu'à Absolute Zero, tout mouvement de particules dans ce quelque chose s'arrêterait. Mais ce n'est pas vrai.

Du point de vue de la mécanique quantique, vous ne pouvez jamais connaître la position et la quantité de mouvement des particules en même temps. Si les particules s'arrêtaient, vous connaîtriez leur élan (zéro) et leur position… juste là. L'Univers et ses lois de la physique ne peuvent tout simplement pas permettre que cela se produise. Merci au principe d'incertitude de Heisenberg.

Par conséquent, il y a toujours un petit mouvement, même si vous pouvez atteindre Absolute Zero, ce que vous ne pouvez pas. Mais vous ne pouvez plus en extraire de chaleur.

Le physicien Robert Boyle a été l'un des premiers à envisager la possibilité d'une température la plus basse possible, qu'il a appelée primum frigidum. En 1702, Guillaume Amontons a créé un thermomètre dont il a calculé qu'il atteindrait un creux à -240 ° C.

Mais c'est Lord Kelvin, qui a créé cette échelle absolue en 1848, à partir de -273 C, ou 0 Kelvin.

Selon cette mesure, même avec son refroidissement éolien, Winnipeg était un doux 223 degrés kelvin ce jour-là.

La surface de Pluton, en revanche, varie d'un minimum de 33 degrés Kelvin à un maximum de 55 degrés Kelvin. C'est -240 C à -218 C.

La température de fond moyenne dans tout l'univers n'est que de 2,7 degrés kelvin. Vous ne trouverez pas beaucoup d'endroits aussi froids, sauf si vous sortez dans les vastes vides cosmiques qui séparent les amas de galaxies.

Au fil du temps, la température de fond de l'Univers continuera de baisser, mais elle n'atteindra jamais réellement Absolute Zero. Même dans les années Googol, lorsque le dernier trou noir supermassif s'est finalement évaporé, et qu'il n'y a plus de chaleur utilisable dans tout l'Univers.

En fait, les astronomes appellent ce sombre avenir la «mort par la chaleur» de l'Univers. C'est la mort par la chaleur, comme dans, la mort de toute chaleur. Et bonheur.

Vous pourriez être surpris de savoir que la température la plus froide de tout l'Univers est ici sur Terre. Eh bien, parfois, de toute façon. Et en supposant que les extraterrestres n'ont pas de meilleure technologie que nous, ce qu'ils ont probablement.

Au moment où j'enregistre cette vidéo, les physiciens ont utilisé des lasers pour refroidir le gaz Rubidium-87 à seulement 170 nanokelvins, une toute petite fraction au-dessus d'Absolute Zero. En fait, ils ont remporté un prix Nobel pour leur travail dans la découverte des condensats de Bose-Einstein.

La NASA travaille actuellement sur une nouvelle expérience appelée Cold Atom Lab qui enverra une version de cette technologie à la Station spatiale internationale, où elle devrait pouvoir refroidir le matériel à 100 picokelvins. C'est froid.

Voici vos plats à emporter. Le zéro absolu est la température la plus froide possible qui puisse jamais être atteinte, le point auquel aucune autre énergie thermique ne peut être extraite d'un système. Ne dites jamais degrés kelvin, vous causerez autant de grimaces. L'Univers ne peut pas encore égaler nos capacités de génération de froid… Prenez cet univers.

J'aimerais entendre la température la plus froide que vous ayez jamais connue personnellement. Pour moi, c'était en visite à Buffalo en décembre. Ce n'est pas juste.