נתחיל בהקדמה קצרה טמפרטורה היא למעשה מדד לכמות האנרגיה בחומר או במערכת הנמדדת. לדוגמא- כאשר אנו אומרים שגז כלשהו מתחמם פירוש הדבר שהמולקולות או האטומים שבו נעים יותר מהר (אנרגיה קינטית); יש יותר התנגשויות בין החלקיקים והתנגשויות יותר עוצמתיות.

במהלך השנים נוצרו סולמות שונים למדידת טמפרטורה. הסולמות הנפוצים כיום הם צלסיוס ופרנהייט. הבעיה במדדים אלו היא שהאפס המוגדר בהם אינו מציין אפס אנרגיה במערכת אלא נקודה אקראית מבחינת אנרגיה (0 מעלות צלסיוס למשל מציינות את נקודת קפיאת המים בלחץ אטמוספרי).

הסולם ה"נכון" למדידת אנרגיית המערכת (טמפרטורה) הוא סולם קלווין. היחידות בסולם קלווין זהות בגודלן לסולם צלסיוס אך הן מוסטות כלפי מטה, כלומר שאפס מעלות קלווין מציינות את האפס המוחלט בו למערכת אין כול אנרגיית תנועה. במצב זה אין כל תנועה והכול קפוא במקום ולכן לא תיתכן טמפרטורה נמוכה מזאת (הכוונה לאנרגיית תנועה בלבד ולא לאנרגיה שניתן לקבל מהמסה לפי שקילות מסה-אנרגיה שגילה איינשטיין (E=mc^2)). אפס מעלות קלווין שוות ל -273.15 מעלות צלסיוס. את הערך הזה הצליח למדוד החוקר הבריטי ווליאם תומפסון הידוע כלורד קלווין, בשנת 1848.

על מנת להגיע לקרר גוף יש "לקחת" ממנו אנרגיה. כאשר טמפרטורת הגוף או המערכת גבוהים מטמפרטורת הסביבה הדבר קורה באופן ספונטאני ע"י הקרנה, הסעת חום או הולכת חום


התמונות נלקחו מויקיפדיה

קירור של גוף הוא פשוט יחסית כאשר ההפרש בין הסביבה לטמפרטורה אותה רוצים להשיג הוא קטן. כדי לשמור על מזון למשל (טמפרטורה של 4 מעלות צלסיוס) מספיק מקרר בייתי פשוט. כאשר מנסים להגיע לטמפרטורות נמוכות יותר העניין מסתבך והולך ולא רק בגלל ההפרש ההולך וגדל. כמעט תמיד קשה להגיע לאפס המוחלט, למשל בוואקום (ריק).

כיום הכלים בהם משתמשים לקירור מערכות לטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט הם שילוב של קירור ע"י לייזר ובשלב סופי "אידוי" של האטומים האנרגטיים ביותר כדי להקטין את האנרגיה הכללית של המערכת (בדיוק כפי שקערת מרק מתקררת ע"י בריחה (אידוי) של המולקולות. האנרגטיות ביותר).

כרגע השיא מוחזק ע"י MIT בארצות הברית שם הצליחו להגיע ל מרחק של 1 חלקי 810 טריליון (10 ואחריו 12 אפסים) של מעלת צלסיוס מהאפס המוחלט.

על פי מכאניקת הקוונטים לא ניתן לעולם להגיע לאפס המוחלט וזאת בגלל עקרון אי-הוודאות. במצב של אפס מוחלט אין כל אנרגיית תנועה ולכן ניתן לדעת גם את המיקום וגם את התנע של כל החלקיקים; דבר זה סותר את עיקרון אי הוודאות

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

תשובה נוספת: מהי הטמפרטורה הנמוכה ביותר שנמדדה אי-פעם?

הטמפרטורה הנמוכה ביותר שנמדדה אי-פעם בטבע היא כ-K1.5 בערך. מדובר ב"ערפילית פלנטארית" (שכבה חיצונית של כוכב שנפלט החוצה כאשר הכוכב קרס בסוף ימיו). הגז התפשט והתקרר מאד. במעבדה, השיא עומד כיום על 10-10 K (עשירית של מיליארדית של מעלה מעל האפס המוחלט).


התמונה נלקחה מויקיפדיה

מאת: ד"ר דניאל ללוש
המחלקה לפיסיקה של חלקיקים
מכון ויצמן

הערה לגולשים

אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.