절대온도 우주에서 일어나는 현상과 특징

기체의 절대 온도는 분자가 가지는 운동에너지에 의해 정의된다. 따라서 빨리 움직이고있는 물질만큼 절대 온도는 높고, 늦게 움직이고있는 물질수록 낮은 절대 온도를 가진다. 따라서 전혀 움직이지 않은 물질의 절대 온도 0켈빈 (켈빈 단위)로, 그 온도는 절대 영도로 섭씨 -273.15도와 같다.  그것은 있을수 없는 일처럼 느낄지도 모르지만, 사상 처음으로 절대 영도 이하의 단일 원자 가스가 세워졌다. 이 기술은 마이너스 절대 온도를 가진 물질이나 새로운 양자적인 기구의 창조에 길을 열어 또한 우주의 수수께끼를 해명하는 열쇠가 될 수있다. 

1800년대 중반 켈빈 의해 0 다음 존재하지 않는 절대 온도가 정의되었다. 그 후 물리학 자에 의해 기체의 절대 온도는 분자가 가지는 평균 에너지와 관계가있는 것으로 밝혀 절대 영도는 분자가 전혀 에너지를 가지고 있지 않은 이론상의 상태와 일치하는 것으로 나타났다. 그러나 1950 년대에, 그들은 항상 옳은 것은 아니라는 사실이 밝혀졌다. 있는 계의 절대 온도는 분자가 가지는 에너지의 확률을 구분한 그래프에서 평균 값을 읽된다. 따라서 일반적으로 실제 분자의 대부분은 평균 또는 가까운 에너지를 가지지만, 조금이지만 더 높은 에너지를 가진 분자도 동시에 존재한다. 독일 뮌헨 대학교의 Ulrich Schneider 박사에 따르면, 이론적으로는 그 상태가 반전되면 더 많은 분자가 높은 에너지를 가지고 적은 분자가 낮은 에너지를 갖게 된다고 한다. 

그러면 그래프의 모양도 상하로 반전되고, 절대 온도의 정부도 동시에 반전한다. Schneider 박사는 칼륨 원자에 의해 만들어진 초저온 양자 가스를 이용하여 절대 영도 이하를 생산했다. 칼륨 원자는 레이저와 자기장을 이용하여 플러스의 절대 온도에서는 서로의 원자가 서로 반발 위해 안정되는 격자 형태로 배치되었다. 그 원자끼리 서로 끌리는대로 신속하게 자기장을 변화시켰다. Schneider 박사에 따르면,이 것으로, 칼륨 원자는 가장 안정적인 낮은 에너지 상태에서 반응을 기다리지 않고 높은 에너지 상태로 변환된다. 이것은 비유한다면 어떤 사람이 골짜기의 밑바닥을 걷고 있으면 어느새 산 정상을 걷고 있다는 것을 알아챌 같은 것이다 말한다. 플러스의 절대 온도내에서는 이러한 반전은 불안정 원자끼리는 안쪽으로 붕괴해 버린다.

그러나 그들은 동시에 레이저를 사용 칼륨 원자를 에너지적으로 편리한 위치로 고정하여 붕괴를 방지 할 수 있었다. 이 결과, 칼륨 원자 가스는 아주 작은 플러스의 절대 온도에서 10 억분의 몇도 정도 마이너스 절대 온도를 만들어내는 데 성공했다. 이전에 자기 계에서 마이너스 절대 온도를 논증 한 노벨상 학자이기도 한 매사추세츠의 Wolfgang Ketterle 박사에 따르면,이 연구는 플러스의 절대 온도를 가지는 보통의 실험실에서는 매우 이룰 수없는 고 에너지 상태를 마이너스 절대 온도함으로써 안정시켜 버렸다는 점에서 실험적인 힘 기술이라고한다. 이것은 피라미드의 꼭대기에서 물구나무하면서도 굴러 떨어질 것을 염려 할 필요가 없다 같은 상태이며, 실험실에서 새로운 형태의 물질의 생성으로 연결되는 것이라고한다. 

만약 이러한 계가 만든다면 그것은 매우 이상한 행동을 보여주게 될 것이라고. 예를 들어 그들의 계산에 따르면, 보통 상태에서 원자의 집합은 중력에 끌려 떨어 가지만, 절대 영도 이하의 물질은 중력에 상승할 것으로 생각된다. 또한 절대 영도 이하의 가스는 중력에 가속하고있는 우주의 팽창을 주관하는 것으로 간주하는 암흑 에너지와 같은 거동을 보이는 것으로 생각된다. 이 연구에서도 긍정적인 절대 온도는 안쪽으로 붕괴해 버리는 물질이 마이너스 절대 온도에 의해 그것이 멈출 수 있었다. 이것은 우주에서 일어나는 현상과 같은 특징을 가지고 있기 때문에 천문학 자에게도 주목할만한 연구있을 것이다