#физика_интересное

Знали ли вы, что «холод» может быть горячее огня? 🔥

И нет, это не поэтический образ, а вполне реальный физический парадокс. В мире квантовой физики существует состояние вещества, при котором температура становится отрицательной — и при этом система оказывается горячее любой другой, даже самой раскаленной!

Как такое возможно ❓
Обычно чем выше энергия частиц, тем выше и температура. Но если у системы есть верхний предел энергии (как, например, у атомов, зафиксированных в лазерной ловушке или спинов в магнитном поле), законы статистики начинают работать наоборот.

Как мы знаем, тепло всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому. Здесь же мы получаем, что от тела с отрицательной температурой передается тепло к телу с положительной, то холодное тело «горячее».

На деле это значит, что такая система при контакте с любой другой всегда отдаст энергию, то есть «горячее» просто не бывает.

Такое состояние впервые удалось реализовать в 2013 году группе физиков под руководством Ульриха Шнайдера (LMU, Германия). Ученые охладили атомы калия почти до абсолютного нуля, поместили их в оптическую решетку и изменили взаимодействия так, чтобы ограничить диапазон энергий. Результат — первая система с отрицательной температурой, описанная в известном авторитетном британском научном журнале Nature. 📋

Интересно, что подобные состояния близки по принципу к тому, что происходит в лазерах — там насильно создается отрицательная температура (инверсная заселенность).

Можно сказать, что лазер — это управляемая «отрицательная температура» в действии.

Так что в квантовом мире холод и жар — не просто противоположности, а два конца одной удивительной шкалы, где все зависит от того, как ведут себя частицы. 💥

#физикадлявсех