Per sota del zero absolut

2013/01/10 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Uns físics de la Universitat de Munic han superat una suposada barrera insalvable de la física: refreden un gas d'àtoms de potassi a una temperatura inferior al zero absolut. Per a expressar la temperatura que han aconseguit utilitzen kelvin negatius. Els experts no estan d'acord en si han superat el límit o han actuat amb la definició de la temperatura, però no hi ha dubte que el creador de Munic obrirà noves portes en la recerca.

Lord Kelvin no podia arribar a números negatius en l'escala de Kelvin el XIX. Segons va investigar en el segle XX. A mesura que una matèria es refreda, l'energia disminueix i en aquest procés l'energia arriba a ser zero. I Lord Kelvin es va adonar que, provat amb qualsevol material, això ocorre a la mateixa temperatura, a -273 °C. Lord Kelvin li va dir zero absolut i va dir que és impossible baixar d'aquesta temperatura. No obstant això, més tard els físics van descobrir que en el zero absolut l'energia dels àtoms no és zero: la mecànica quàntica va explicar que sempre tindran una energia vibratòria mínima, el menor nivell d'energia possible.

Lord Kelvin, no obstant això, no estudiava els àtoms individualment sinó el gegantesc conjunt d'àtoms o molècules que anomenem gas.Prop del zero absolut, la majoria dels àtoms d'aquest grup tenen una mínima energia de vibració, però hi ha pocs en un nivell energètic més alt. La mesura de la temperatura d'un gas és la mitjana dels estats de vibració de tots els àtoms. En definitiva, la relació entre el món macroscòpic, el gas, i el món nanoscópico, les molècules, és complexa i ha estat aprofitada pels físics de Munic per a superar la insuperable barrera.

Els àtoms de potassi del gas han estat atrapats en una xarxa mitjançant un làser i han revolucionat la distribució de les energies dels àtoms, és a dir, han deixat uns pocs àtoms amb l'energia mínima i a la majoria els han donat una energia una mica més alta. D'aquesta forma es modifica la mesura de la temperatura general per a passar a números negatius. A més, s'ha produït un nou estat quàntic en aquests àtoms de potassi capturats, que han donat lloc a propietats físiques molt estranyes en aquesta “temperatura negativa”, com el comportament invers a la gravetat. Els investigadors afirmen que també han vist en els àtoms característiques similars a la matèria fosca de l'univers.

En definitiva, es poden extreure dos tipus de conclusions dels resultats. D'una banda, que el valor negatiu de la temperatura és només una conseqüència dels trucs quàntics, i no que realment han superat el límit del zero absolut cap avall. La idea de Lord Kelvin continua sent correcta. D'altra banda, l'experiment ha creat o almenys permet crear un nou estat de la matèria amb propietats innovadores que permetin explorar els gasos dels àtoms de potassi.