Seuraa 
Viestejä45973

Absolute zero is often thought to be the coldest temperature possible. But now researchers show they can achieve even lower temperatures for a strange realm of "negative temperatures."

Oddly, another way to look at these negative temperatures is to consider them hotter than infinity, researchers added.

This unusual advance could lead to new engines that could technically be more than 100 percent efficient, and shed light on mysteries such as dark energy, the mysterious substance that is apparently pulling our universe apart.

An object's temperature is a measure of how much its atoms move — the colder an object is, the slower the atoms are. At the physically impossible-to-reach temperature of zero kelvin, or minus 459.67 degrees Fahrenheit (minus 273.15 degrees Celsius), atoms would stop moving. As such, nothing can be colder than absolute zero on the Kelvin scale.

Bizarro negative temperatures

To comprehend the negative temperatures scientists have now devised, one might think of temperature as existing on a scale that is actually a loop, not linear. Positive temperatures make up one part of the loop, while negative temperatures make up the other part. When temperatures go either below zero or above infinity on the positive region of this scale, they end up in negative territory.

To generate negative temperatures, scientists created a system where atoms do have a limit to how much energy they can possess. They first cooled about 100,000 atoms to a positive temperature of a few nanokelvin, or billionth of a kelvin. They cooled the atoms within a vacuum chamber, which isolated them from any environmental influence that could potentially heat them up accidentally. They also used a web of laser beams and magnetic fields to very precisely control how these atoms behaved, helping to push them into a new temperature realm. [Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings]

"The temperatures we achieved are negative nanokelvin," Schneider told LiveScience.

Oho. menee jännäksi. Vai liekkö kuinka luotettava koe ollut? Kumotaanko tulokset kohta...

http://www.livescience.com/25959-atoms- ... -zero.html

http://www.youtube.com/watch?feature=pl ... 2rbJVg0qw#!

Sivut

Kommentit (38)

Muistelenkohan väärin, että Otaniemessä näitä negatiivisia lämpötiloja saavutettiin jo kymmenkunta vuotta sitten (kaveri kertoi, kun oli siellä tutkijana). Eli ei kai tämä mikään ihan uusi juttu ole. Juuri noin kaverikin luonnehti noita lämpötiloja, että silloin ei oikeastaan olekaan enää kylmä vaan ihan pirun kuuma....

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Guarani River Oil
Seuraa 
Viestejä467
Totuus?
Ei tosiaan mikään ihan uusi juttu nämä negatiiviset lämpötilat. Ensimmäisen kerran taidettiin saavuttaa jo vuonna 1950:

http://prola.aps.org/abstract/PR/v81/i2/p279_1

Negatiivisissa lämpötiloissa ei ole kyse mistään erityisen ihmeellisestä asiasta.




No on se nyt aika kummallista, jos lämpötilan määritelmä on melkein käytännössä hiukkasten liike-energia. Miten voi olla negatiivinen liike-energia?

Onko kellään antaa tähän käypää analogiaa?

Totuus?
Ei tosiaan mikään ihan uusi juttu nämä negatiiviset lämpötilat. Ensimmäisen kerran taidettiin saavuttaa jo vuonna 1950:

http://prola.aps.org/abstract/PR/v81/i2/p279_1

Negatiivisissa lämpötiloissa ei ole kyse mistään erityisen ihmeellisestä asiasta.




Jatkuvasti tulee kylmyysennätyksiä. Suomessa se aikoinaan tehtiin. Se oli tyyliin 5 pikocelsiusta absoluuttisesta nollapisteestä. Tuo negatiivinen lämpötila on niin järjenvastainen, että on se ihmeellinen. Vähän niin kuin joku negatiivinen nopeus.

Guarani River Oil
Totuus?
Ei tosiaan mikään ihan uusi juttu nämä negatiiviset lämpötilat. Ensimmäisen kerran taidettiin saavuttaa jo vuonna 1950:

http://prola.aps.org/abstract/PR/v81/i2/p279_1

Negatiivisissa lämpötiloissa ei ole kyse mistään erityisen ihmeellisestä asiasta.




No on se nyt aika kummallista, jos lämpötilan määritelmä on melkein käytännössä hiukkasten liike-energia. Miten voi olla negatiivinen liike-energia?

Onko kellään antaa tähän käypää analogiaa?




On, http://scienceblogs.com/principles/2013 ... an-anyway/

Ei siis se liike-energia, vaan niiden jakauma.

Astronomy
Seuraa 
Viestejä3976
kabus
Totuus?
Ei tosiaan mikään ihan uusi juttu nämä negatiiviset lämpötilat. Ensimmäisen kerran taidettiin saavuttaa jo vuonna 1950:

http://prola.aps.org/abstract/PR/v81/i2/p279_1

Negatiivisissa lämpötiloissa ei ole kyse mistään erityisen ihmeellisestä asiasta.




Jatkuvasti tulee kylmyysennätyksiä. Suomessa se aikoinaan tehtiin. Se oli tyyliin 5 pikocelsiusta absoluuttisesta nollapisteestä. Tuo negatiivinen lämpötila on niin järjenvastainen, että on se ihmeellinen. Vähän niin kuin joku negatiivinen nopeus.

Samaa ihmettelen, en tällasesta mitään tiennytkään aiemmin, enkä nytkään ymmärrä yhtään mitään. Meneekö tämä negatiivinen lämpötila teorioineen jotenkin kvanttifysiikan puolelle, toivon että menee jolloin voi hyvällä omallatunnolla sanoa ettei ymmärrä. Osaako joku kertoa nk. kansantajuisesti että mitä ja miten tällainen ilmiö tapahtuu ja mitä se tarkoittaa? Ok, ei se mitään kun ei osaa. Ilmeisesti atomien nolla-liikkeeseen liittyvä matematiikka puetaan jotenkin turistien ymmärtämään muotoon? En ymmärrä.

"The universe is a big place, perhaps the biggest".
"Those of you who believe in telekinetics, raise my hand".
Kurt Vonnegut
"Voihan fusk." Minä

Guarani River Oil
jos lämpötilan määritelmä on melkein käytännössä hiukkasten liike-energia.

Ei ole.

Guarani River Oil
Miten voi olla negatiivinen liike-energia?

Ei mitenkään. Ainakaan havaittavilla hiukkasilla.

Astronomy
Meneekö tämä negatiivinen lämpötila teorioineen jotenkin kvanttifysiikan puolelle, toivon että menee jolloin voi hyvällä omallatunnolla sanoa ettei ymmärrä.

Ei muuten kuin että negatiivisten lämpötilojen saavuttamiseksi systeemin energialla pitää olla yläraja. Tämä ei ilmeisesti toteudu klassisille systeemeille. Muutoin tässä on käytössä ihan "klassinen termodynamiikka".

Astronomy
Osaako joku kertoa nk. kansantajuisesti että mitä ja miten tällainen ilmiö tapahtuu ja mitä se tarkoittaa?

Oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi, että meillä on systeemi, jossa jokaisella hiukkasella on vain kaksi mahdollista energiatilaa (esim. spin-1/2 ydinspinit magneettikentässä). Alempi energiatila vastaa sitä, että spin on kentän suuntainen ja korkeampi tila sitä, että spin on vastakkainen.

Absoluuttisessa nollapisteessä systeemi on alimmassa energiatilassa, eli kaikki hiukkaset ovat alemmassa tilassa. Äärellisessä positiivisessa lämpötilassa osa hiukkasista on korkeammassa tilassa, mutta suurin osa alemmassa. Äärettömässä lämpötilassa molemmilla energiatiloilla on yhtä monta hiukkasta.

Jos nyt jollain keinolla saamme ylemmälle energiatilalle enemmän hiukkasia kuin alemmalle, systeemin lämpötila on negatiivinen. Miinus nolla vastaa tilannetta, jossa kaikki hiukkaset ovat ylemmällä tilalla. Plus ääretön ja miinus ääretön ovat sama lämpötila.

Negatiiviset lämpötilat ovat siis itse asiassa kuumempia kuin positiiviset, sillä energia siirtyy negatiivisen lämpötilan systeemistä jopa äärettömän lämpötilan systeemiin.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä6067

Ylläoleva Totuuden? selvitys olisi selvinnyt myös postaamastani Olli V. Lounasmaan 1994 luennosta:

”Ytimiä voidaan pitää pieninä magneetteina, joiden suuntaa nuoli kuvaa. Kvanttimekaniikan mukaan hopeaytimillä on kaksi mahdollista energiatilaa. Alemmalla tasolla ytimet ovat ulkoisen magneettikentän suuntaisia osoittaen ylöspäin, ylemmällä tasolla ne ovat kenttään nähden vastakkaissuuntaisia osoittaen alaspäin. Ytimien suhteellinen lukumäärä eri tasoilla riippuu lämpötilasta ns. Boltzmanin lain mukaan. Tavallisissa lämpötiloissa alemmalla tasolla on aina enemmän ytimiä kuin ylemmällä. Kuva esittää tilannetta, jossa lämpötila on noin 10 nanokelviniä.

Negatiivisiin lämpötiloihin päästään kääntämällä magneettikenttä hyvin nopeasti, noin yhdessä millisekunnissa,vastakkaiseen suuntaan. Kentän käännöksen aikana ytimet eivät ennätä reagoida ja lopputulos on se, että aikaisemmin alemmalla tasolla olleet ytimet ovat kenttään nähden vastakkaissuuntaisia ja ylemmän tason ytimet samansuuntaisia. Alempi ja ylempi energiataso ovat siis vaihtaneet paikkaa, ja nyt ylemmällä tasolla on enemmän ytimiä kuin alemmalla. Boltzmanin lain mukaan tämä vastaa negatiivista kelvinlämpötilaa.
Kentän nopea kääntäminen on siis muuttanut hopean atomiytimien muodostaman systeemin lämpötilan positiivisesta negatiiviseksi. Temppu onnistuu vain, jos ytimien lämpötila ennen kentän kääntämistä on hyvin matala. Lopuksi ulkoinen magneettikenttä hitaasti poistetaan, jolloin ytimien lämpötila lähestyy absoluuttista nollapistettä negatiiviselta puolelta. Koska miltei kaikki ytimet ovat ylemmällä energiatasolla, negatiiviset lämpötilat itse asiassa ovat hyvin kuumia. Saavuttamamme tulos, - 750 biljoonasosa kelvinastetta, onkin siis kuumuuden maailmanennätys.

Mistä sitten tiedämme, että olemme tuottaneet negatiivisen ydinlämpötilan? Se näkyy resonanssitekniikalla suoritetuista mittauksista. Tässä menetelmässä atomiytimiä ikäänkuin kutitetaan sopivasti värähtelevällä heikolla magneettikentällä, jolloin pieni osa ytimistä resonanssin johdosta siirtyy energiatasolta toiselle. Kun alemmalla tasolla oleva ydin nousee ylemmälle, se absorboi energiaa. Tämä näkyy mittaustuloksesta selvästi. Jos ylemmällä energiatasolla oleva ydin siirtyy alemmalle, se luovuttaa energiaa, joka myös havaitaan. Kun systeemin lämpötila on positiivinen, ytimiä on alemmalla energiatasolla enemmän kuin ylemmällä. Kutittava kenttä siis aiheuttaa enemmän transitioita alhaalta ylös kuin ylhäältä alas, joten nettovaikutus on energian absorptio. Systeemin ollessa negatiivisessa lämpötilassa ytimiä on ylemmällä tasolla enemmän, joten seurauksena on energian emissio.”

Anomalia
Seuraa 
Viestejä1784
Lentotaidoton
Ylläoleva Totuuden? selvitys olisi selvinnyt myös postaamastani Olli V. Lounasmaan 1994 luennosta:

”Ytimiä voidaan pitää pieninä magneetteina, joiden suuntaa nuoli kuvaa. Kvanttimekaniikan mukaan hopeaytimillä on kaksi mahdollista energiatilaa. Alemmalla tasolla ytimet ovat ulkoisen magneettikentän suuntaisia osoittaen ylöspäin, ylemmällä tasolla ne ovat kenttään nähden vastakkaissuuntaisia osoittaen alaspäin. Ytimien suhteellinen lukumäärä eri tasoilla riippuu lämpötilasta ns. Boltzmanin lain mukaan. Tavallisissa lämpötiloissa alemmalla tasolla on aina enemmän ytimiä kuin ylemmällä. Kuva esittää tilannetta, jossa lämpötila on noin 10 nanokelviniä.

Negatiivisiin lämpötiloihin päästään kääntämällä magneettikenttä hyvin nopeasti, noin yhdessä millisekunnissa,vastakkaiseen suuntaan. Kentän käännöksen aikana ytimet eivät ennätä reagoida ja lopputulos on se, että aikaisemmin alemmalla tasolla olleet ytimet ovat kenttään nähden vastakkaissuuntaisia ja ylemmän tason ytimet samansuuntaisia. Alempi ja ylempi energiataso ovat siis vaihtaneet paikkaa, ja nyt ylemmällä tasolla on enemmän ytimiä kuin alemmalla. Boltzmanin lain mukaan tämä vastaa negatiivista kelvinlämpötilaa.
Kentän nopea kääntäminen on siis muuttanut hopean atomiytimien muodostaman systeemin lämpötilan positiivisesta negatiiviseksi. Temppu onnistuu vain, jos ytimien lämpötila ennen kentän kääntämistä on hyvin matala. Lopuksi ulkoinen magneettikenttä hitaasti poistetaan, jolloin ytimien lämpötila lähestyy absoluuttista nollapistettä negatiiviselta puolelta. Koska miltei kaikki ytimet ovat ylemmällä energiatasolla, negatiiviset lämpötilat itse asiassa ovat hyvin kuumia. Saavuttamamme tulos, - 750 biljoonasosa kelvinastetta, onkin siis kuumuuden maailmanennätys.

Mistä sitten tiedämme, että olemme tuottaneet negatiivisen ydinlämpötilan? Se näkyy resonanssitekniikalla suoritetuista mittauksista. Tässä menetelmässä atomiytimiä ikäänkuin kutitetaan sopivasti värähtelevällä heikolla magneettikentällä, jolloin pieni osa ytimistä resonanssin johdosta siirtyy energiatasolta toiselle. Kun alemmalla tasolla oleva ydin nousee ylemmälle, se absorboi energiaa. Tämä näkyy mittaustuloksesta selvästi. Jos ylemmällä energiatasolla oleva ydin siirtyy alemmalle, se luovuttaa energiaa, joka myös havaitaan. Kun systeemin lämpötila on positiivinen, ytimiä on alemmalla energiatasolla enemmän kuin ylemmällä. Kutittava kenttä siis aiheuttaa enemmän transitioita alhaalta ylös kuin ylhäältä alas, joten nettovaikutus on energian absorptio. Systeemin ollessa negatiivisessa lämpötilassa ytimiä on ylemmällä tasolla enemmän, joten seurauksena on energian emissio.”


Lounasmaa käytti selostuksessaan koejärjestelystä termiä "temppu". Se käsitys minullakin on ollut, että tässä saadaan hetkellisesti ikään kuin huijattua aineen lämpötila alle nollan kelvinin.

Uudistunut virkamies: jokainen päivä on samankaltainen.

Guarani River Oil
Totuus?
Ei tosiaan mikään ihan uusi juttu nämä negatiiviset lämpötilat. Ensimmäisen kerran taidettiin saavuttaa jo vuonna 1950:

http://prola.aps.org/abstract/PR/v81/i2/p279_1

Negatiivisissa lämpötiloissa ei ole kyse mistään erityisen ihmeellisestä asiasta.




No on se nyt aika kummallista, jos lämpötilan määritelmä on melkein käytännössä hiukkasten liike-energia. Miten voi olla negatiivinen liike-energia?

Onko kellään antaa tähän käypää analogiaa?

jos liike on lämpöä, niin ehkäpä se on silloin myös sitä ns. energiaa? Mitä kylmemmäksi aine saadaan, sitä vähemmän liikettä? Mutta voihan aineessa olla vaikka kuinka paljon liikettä sen aineen sisäisesti, vaikka se olisi meille äärimmäisen kylmää? Onko aine meille kylmintä silloin kun siitä ei kohdistu meihin yhtään liikettä? Jos kaikki aineen liike jäisi aineen sisäiseksi liikkeeksi, ei siitä kohdistuisi meihin yhtään liikettä? Jos ainut liike aineessa olisi aineen atomien ytimissä ja sitä ei tulisi sieltä ulos, olisi aine meille todella kylmää? Silti sitä liikettä voisi olla siellä ytimessä vaikka kuinka paljon? Jos ainut liike olisi vain niiden kvarkkien välillä jotka muodostavat yhden protonin tai neutronin, eivät protonit ja neutronit enää kohdistaisi toisiinsa hylkivää voimaa ja näin aineen tiheys kasvaisi, koska eri protonien ja neutronien kvarkit lomittuisivat keskenään? Jos kvarkeilla on sisäinen rakenne ja sitä kautta sisäistä liikettä, voisi tuo kvarkkien sisäinen liike tulla siinä vaiheessa esiin, kun kvarkit lomittuvat ja näin meille erittäin kylmä aine muuttuisi äkkiä erittäin kuumaksi, koska tuo liike tulisi esiin?

Astronomy
Seuraa 
Viestejä3976
Totuus?
Guarani River Oil
jos lämpötilan määritelmä on melkein käytännössä hiukkasten liike-energia.

Ei ole.

Guarani River Oil
Miten voi olla negatiivinen liike-energia?

Ei mitenkään. Ainakaan havaittavilla hiukkasilla.

Astronomy
Meneekö tämä negatiivinen lämpötila teorioineen jotenkin kvanttifysiikan puolelle, toivon että menee jolloin voi hyvällä omallatunnolla sanoa ettei ymmärrä.

Ei muuten kuin että negatiivisten lämpötilojen saavuttamiseksi systeemin energialla pitää olla yläraja. Tämä ei ilmeisesti toteudu klassisille systeemeille. Muutoin tässä on käytössä ihan "klassinen termodynamiikka".

Astronomy
Osaako joku kertoa nk. kansantajuisesti että mitä ja miten tällainen ilmiö tapahtuu ja mitä se tarkoittaa?

Oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi, että meillä on systeemi, jossa jokaisella hiukkasella on vain kaksi mahdollista energiatilaa (esim. spin-1/2 ydinspinit magneettikentässä). Alempi energiatila vastaa sitä, että spin on kentän suuntainen ja korkeampi tila sitä, että spin on vastakkainen.

Absoluuttisessa nollapisteessä systeemi on alimmassa energiatilassa, eli kaikki hiukkaset ovat alemmassa tilassa. Äärellisessä positiivisessa lämpötilassa osa hiukkasista on korkeammassa tilassa, mutta suurin osa alemmassa. Äärettömässä lämpötilassa molemmilla energiatiloilla on yhtä monta hiukkasta.

Jos nyt jollain keinolla saamme ylemmälle energiatilalle enemmän hiukkasia kuin alemmalle, systeemin lämpötila on negatiivinen. Miinus nolla vastaa tilannetta, jossa kaikki hiukkaset ovat ylemmällä tilalla. Plus ääretön ja miinus ääretön ovat sama lämpötila.

Negatiiviset lämpötilat ovat siis itse asiassa kuumempia kuin positiiviset, sillä energia siirtyy negatiivisen lämpötilan systeemistä jopa äärettömän lämpötilan systeemiin.


HUH! Onneksi en ymmärrä tästä yhtään mitään...

"The universe is a big place, perhaps the biggest".
"Those of you who believe in telekinetics, raise my hand".
Kurt Vonnegut
"Voihan fusk." Minä

Anomalia++
Lounasmaa käytti selostuksessaan koejärjestelystä termiä "temppu". Se käsitys minullakin on ollut, että tässä saadaan hetkellisesti ikään kuin huijattua aineen lämpötila alle nollan kelvinin.

Relaksaatioajat ovat sen verran pitkiä, että ei se nyt ihan hetkellistä ole. Negatiivisia lämpötiloja voidaan ylläpitää tuntikausia, ellei jopa päiviä.

Flummis
Seuraa 
Viestejä25
lammpa
Muistelenkohan väärin, että Otaniemessä näitä negatiivisia lämpötiloja saavutettiin jo kymmenkunta vuotta sitten (kaveri kertoi, kun oli siellä tutkijana). Eli ei kai tämä mikään ihan uusi juttu ole. Juuri noin kaverikin luonnehti noita lämpötiloja, että silloin ei oikeastaan olekaan enää kylmä vaan ihan pirun kuuma....



Et muistele. Siellä oikeastaan tehtiin sekä negatiivisen että positiivisen lämpötilan maailmanennätys samalla kertaa. Hopea-atomit eivät ehtineet magneettikentän vaihtuessa järjestäytyä uudelleen alhaisesta lämpötilasta johtuen. Joku joka osaa selittää kunnolla niin kertoo.

David
Seuraa 
Viestejä8877

Tulkintani asiasta on se, ettei lämpötilan suhteen absoluuttista nollapistettä ole alitettu vaan sen lämpötilan muuttamiseen nollapistettä korkeammaksi tarvitaan tietty määrä lämpöenergiaa. Kyse on käsittääkseni energiatilasta, joka saavutetaan tuolla tempulla. Kyseisen energiatilan palauttaminen siten että saadaan aikaan lämpöliikettä vaatii tietyn määrän lämpöä, joka vastaa kyseisen ainemäärän lämpökapasiteettia.

Jos lämpötilaa käytetään matemaattisesti suureena kritiikittä, saadaan tietysti laskennallinen absoluuttisen nollapisteen alitus, vaikka siitä ei määritelmällisesti olisikaan kyse.

Lehtien ja artikkelien toimittajat tuppaavat hyppimään ns. raja-aitojen yli ja panevat monasti myöskin sanoja tutkijoiden suuhun. Tuskin tästä kuitenkaan on tässä tapauksessa kyse, mutta liian suurta innokkuutta saattaa ilmetä muutenkin, jolloin käsitellään asiaa hieman vinoutuneesta perspektiivistä. Voisi sitä (absoluuttista totuutta) käytössä olevan terminologian puitteissa varmaan muutenkin lähestyä.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat