Експеримент, у ході якого було досягнуто висока температурау Всесвіті був проведений за допомогою знаменитого Великого адронного колайдера. Експеримент провели вчені Швейцарії у 2010 році, сьомого листопада.
Метою експерименту, що привів до рекорду, було отримання кварк-глюонної плазми. Ця матерія наповнювала наш Всесвіт у перші секунди, які пішли за Великим вибухом.
Щоб відтворити умови Великого вибуху, фізики розігнали іони свинцю майже до світлової швидкості. Іони почали стикатися між собою, що призводило до «мініатюрних» великих вибухів. Ядра атомів свинцю почали плавитися і перетворюватися на «бульйон», що складався з глюонів та кварків. Так вчені відтворили плазму з високою температурою, яка існувала в нашій дійсності, практично з початку часів.
Можливість досягти таких результатів залежала від заряду іонних частинок. Загальний розмір часток, які використовували в експерименті, був мінімальним, тому експеримент був безпечним для планети.
Температура, що вийшла в штучних умовах, досягала 10 трильйонів° за шкалою Цельсія. Вона двісті тисяч разів перевершувала показники, якими характеризується сонячне ядро. Отримана в штучних умовах температура протрималася лише кілька мілісекунд, але вчені отримали достатньо відомостей, щоб вивчати їхні наступні роки.
Незадовго до експерименту зі свинцем ученим вдалося створити рекордно високу температуру в 4 трильйони за шкалою Цельсія, але рекорд протримався лише два місяці.
Температура, яка існувала у перші миті за Великим вибухом, називається Планковською. Свою назву вона отримала від фізика з Німеччини Макса Планка. Перші миті одразу за утворенням Всесвіту внаслідок Великого вибуху отримали назву Планківської доби. Саме тоді речовина молодого Всесвіту мала найвищу у своїй історії температуру.
Найнижчу температуру також вдалося створити внаслідок наукового експерименту. Група дослідників з фінського міста Гельсінкі в 2000 році отримала температуру в 0,1 нК під час експерименту з металом «родій». Через три роки група фізиків із Массачусетсу отримала другий за величиною результат – надхолодний газ натрію.
У науці є поняття абсолютного нуля. Так називають максимально холодну температуру. За показник абсолютного нуля визнається -273,15 ° за шкалою Цельсія. Саме цей показник визнається точкою відліку шкали Кельвіна. Вважається, що абсолютного нуля досягти неможливо.
В умовах, близьких до цієї цифри, речовини набувають особливих властивостей. Це надпровідність, надплинність (коли речовина може проходити без тертя через вузькі щілини) та конденсат Бозе-Ейнштейна. Остання характеризується проявом на макроскопічному рівні квантових ефектів.
Дослідження рекордно низьких температурних показників мають велике значення для науки та всієї цивілізації. Вони вивчають ефект надпровідності природних елементів, який може відкрити перед наукою двері нових досягнень.
Найнижча із зафіксованих температур у середовищі без штучного втручання відноситься до туманності Бумеранг. Там із величезною швидкістю викидаються молекули охолодженого газу, і завдяки цьому досягається показник -272° за Цельсієм.
У туманності Бумеранг розташований білий карлик, який колись був зіркою, подібною до нашого Сонця, а потім – червоним гігантом. Зараз навколо зірки, що вмирає, виникла протопланетарна туманність з температурним рекордом.
Найнижчий температурний показник у межах нашої Сонячної системивідноситься до віддаленої планети. На Тритоні (супутник Нептуна) зафіксовано показник -235°С. Рідкий азот осідає як іній чи сніг на поверхні планети-супутника.
Деякі температурні рекорди:
- Найхолодніша температура нашої планети – мінус 89,2° за Цельсієм, задокументована на станції «Схід» на континенті Антарктида у 1983 році.
- Крижаний купол A в глибині Антарктиди (1 200 кілометрів від узбережжя) визнаний найхолоднішим місцем третьої від Сонця планети. Його середньорічна температураскладає -58,3°С.
- Найспекотніша температура на нашій планеті зафіксована у 1913 році у Долині смерті (штат Каліфорнія, США). У погожий день 10 липня вона становила 56,7°С.
- Найвища середньорічна температура Землі документована біля Даллол (Ефіопія). Вона становить 34,4°.
Хоча в межах наукового експерименту було досягнуто найвищої температури, припускають, що це зовсім не межа. Подальші дослідження дозволять відтворити умови, які б відповідали часу після Великого вибуху, і поліпшити знання про структуру та історію Всесвіту.
Сама низька температурау світі, яку ще називають “ абсолютним нулем” – це нуль градусів за шкалою Кельвіна чи -273.15 градусів за шкалою Цельсія, чи 459.67 градусів за шкалою Фаренгейта. Неможливо припустити, що найнижча температура повітря буває більше мінус 100 градусів. Декілька фактів: найнижча температура на Місяці досягає -240 градусів Цельсія, найнижча температура у людини досягала 14.2 градуса Цельсія. Якщо враховувати фантастичні фільми чи твори, можна зустріти прийом заморожування. Під час цього прийому жива істотаохолоджується так сильно, що здатне проіснувати кілька тисячоліть і при цьому не старіючи і не псуючись. Але чи це так на практиці?
Якщо дивитися з теоретичної точки зору, то таке можливе, якщо у речовини буде відсутня внутрішня енергія, тобто рух найдрібніших частинок в речовині має бути зовсім зупинено. При охолодженні речовини ці частки уповільнюються. Варто припустити, що є така межа охолодження, під час якого кожне коливання частинок може бути зупинено або заморожено.
Насправді ця межа є, але це лише теоретично. Цю величину назвали "Абсолютний нуль". Абсолютний нуль є найнижчою температурою речовини та у Всесвіті. У лабораторіях можна досягати будь-яких малих величин температури, але абсолютний нуль досягнутий не буде, тому що ця величина суперечить усім законам фізики та термодинаміці зокрема.
До найнижчої температури в природі підібралися фізики зі США Ерік Корнелл та Карл Віман. У 1995 році під час охолодження атомів рубідія фізики змогли досягти температури менше ніж 1/170 мільярдів частки градуса вище за абсолютний нуль (5,9-10 – 12). Де зараз найнижча температура трапляється на нашій Землі? У природних умовах найнижчу температуру у світі можна зустріти лише у відкритому космосі. Там температура сягає -270,5 за шкалою Цельсія. Це обумовлено реліктовим випромінюванням, яке пронизує наш Всесвіт. Ця температура дорівнює приблизно 2,7 за шкалою Кельвіна.
Де була найнижча температура зафіксована Землі? Нині найнижча температура зафіксована в Антарктиді. Найнижча температура повітря буває -89,2 градуса за Цельсієм. Цей рекорд було досягнуто 1983 року. Після цього найнижча температура на Землі не могла побити цей рекорд. Але через 30 років 2013 року вчені змогли встановити ще один рекорд. Найнижча температура на планеті досягла позначки -93,2 градуса за Цельсієм. Область із найнижчою температурою у світі знаходиться в горах Антарктиди між двома вершинами Фуджі та Аргусом. Усі виміри та дослідження вчені проводили за допомогою супутника. Але ця найнижча зафіксована температура не була внесена до книги рекордів Гіннеса. А все тому, що виміри відбувалися безконтактним методом із супутника, а не контактним термометром.
Про найнижчу температуру за Цельсієм у містах Росії. Найнижча температура в Персі була зареєстрована в 1978 і склала -47,1 градусів. Норильськ є одним із північних міст Росії і найнижча температура в Норильську може опускатися -60 градусів за Цельсієм. Найнижча температура у Сургуті досягає -40 градусів. А ось найнижча температура в Сочі була зареєстрована в 1899 це -4 градуси. Найнижча температура у Криму сягала -36,8 градусів. Така температура була зафіксована у 1940 році. Найнижча температура в Таїланді може опуститися до +20 градусів. місцевих жителівце вважається "лютими морозами". Як це звучить не пародоксально, але в 1935 в лютому місяці була зареєстрована найнижча температура в Африці. Температура опустилася до -23,9 градусів. Морозна Якутія, найнижча температура якої досягала -77.8 градусів за Цельсієм, вважається найхолоднішим місцем у Росії.
З настанням зимових холодів наш спосіб життя кардинально змінюється, тому що людському організму комфортніше бути у теплі. Ми одягаємось, гріємо свої будинки, захищаємо те, що може пошкодитися від морозу. Автомобілістів як завжди хвилює питання про те, де купити незамерзайку. Якщо ви, звичайно, не мешканець Уренгоя чи іншого північного міста, то, можливо, не відчували на собі дуже пекучого морозу. У 19 столітті кожному за земного материка було зафіксовано свої рекорди низьких температур. Так в Антарктиді межа становила -89С, в Азії -68С, Північної Америки- 66С, в Європі -58С, Південній Америці-39С, в Африці -24С, Австралія -23С. У 1963 р в атмосфері над Швецією було зафіксовано температуру -143С. На сьогоднішній день це найнижча температура, зафіксована в атмосфері Землі.
Абсолютний нуль
Будь-яка речовина складається з атомів і має внутрішню енергію. Абсолютний нуль або температура -273С для речовини настає тоді, коли вона повністю позбавлена будь-якої енергії.
Де ж у всесвіті знаходиться найнижча температура? Вночі температура поверхні Місяця може опускатися до -227С, а космічний вакуум – це порожнеча із температурою -265С. Але найнижча температура перебуває над космосі, а, як не дивно, Землі. У лабораторних умовах Землі теоретично можна досягти температури -273,15С. Одними з перших відкривачів цієї події були вчені першої половини ХХ століття, які вивчали властивості ртуті при наднизьких температурах. Охолоджена до -262С ртуть зменшувала свою опір струму майже до нуля, тим самим стаючи надпровідником. Охолоджені матеріали мали також надплинність і здатність просочуватися крізь тверду речовину.
Вчені Массачусетського університету експериментували з атомами натрію, намагаючись утримати їх у однаковому квантовому стані з допомогою магнітного поля. Цим самим вони майже наблизилися до абсолютному нулютемператури. Такий конденсат Бозе-Ейнштейна, названий на вшанування вчених, які передбачили цю подію, має надзвичайні властивості. Як відомо, швидкість світлового променя у вакуумі становить 300000 км/с, а у створеному конденсаті швидкість світла сповільнюється до повної зупинки. Це дозволяє «збирати» світлові фотони і перетворювати їх електричний струм.
З перерахованого вище можна зробити висновок, що навіть найсильніший холод може принести користь, а не тільки незручності в зимовій дорозі, коли врятувати може тільки незамерзайка купити оптом, яку набагато вигідніше.
Кожен пристойний атом любить тепло. Так любить, що коли нагрівається, починає посилено вібрувати, коливатися, рухатися в різні боки. Чим більше нагрівається речовина, тим швидше рухаються його атоми і тим вища температура. Наше життя протікає у дуже вузькому температурному діапазоні. Якщо термометр вказує більше 42 градусів, то без жарознижуючого людина досить швидко помре. Зміна середньої температуринавколоземної атмосфери всього на півградуса загрожує посухами, повенями, ураганами. При цьому температури у Всесвіті змінюються в надзвичайно широких межах, і найвищі з них просто вражають.
Найвища з усіх можливих
ДеПри народженні Всесвіту.
Значення 1,416 808 (33) × 10 32 градусів за Кельвіном (тобто у сто мільйонів разів більше, ніж трильйон трильйонів).
ОбставиниЦе було від нуля до 10 -43 секунди у розвитку нашого Всесвіту. Називається той час планківської епохою і поки що не піддається опису існуючими методами математики і фізики. Передбачається, що таким розігрітим було квантове поле, яке на той момент складало весь світ.
Всесвіт тоді був практично точкою, в 10 із 35 нулями разів менше метра. І мала рекордну щільність (ще б пак, весь космос загнати в піщинку!), енергією, а також найвищою з температур, що піддаються опису. З усім, що гаряче, фізика вже не може впоратися через відсутність теорії квантової гравітації - концепції, що поєднує постулати квантової механіки та релятивістської фізики. Вище цієї температури чотири взаємодії - гравітаційна, електромагнітна, слабка і сильна - зливаються в одне, і навіть Ейнштейн свого часу зазнав невдачі у створенні адекватної теорії, що описує це явище.
Найвища у наш час
ДеЦентр свіжої нейтронної зірки.
Скільки 1 000 000 000 000 градусів за Кельвіном.
ОбставиниНавіть найкращі новорічні феєрверки навряд чи зрівняються з тими, що влаштовує іноді Всесвіт. Спалахи деяких наднових за світністю перевершують багато галактик. Після світових салютів від зірки залишається або нейтронна зірка, або чорна діра. У першому випадку температура в її ядрі може досягати трильйона градусів (10 12 К), проте через інтенсивне випромінювання нейтрино за секунди вона знижується до 100 мільярдів градусів, а через кілька років вже не перевищує «всього» до мільйона. Цікаво, що навіть чорні дірки можуть нагріватися до десятків мільйонів градусів, якщо поряд є зірка, з якої вдається викачувати плазму. Така плазма, закручуючи диск навколо дірки, через тертя розігрівається до колосальних температур.
Найвища у Сонячній системі
ДеЦентр та корона Сонця.
Скільки 15000000 градусів по Кельвіну в центрі Сонця і до 20000000 в окремих ділянках корони.
ОбставиниПоверхня нашої зірки не так, щоб рекордсмен - якихось 6000 кельвін, як і в центрі Землі. А ядро розігрівається до 15 мільйонів, але навіть його перевершує сонячна корона над поверхнею зірки. Вона складається з потоків газу, гігантських протуберанців – енергетичних викидів розміром мільйони кілометрів. У середньому корона розігрівається до 1-2 мільйонів градусів, але в окремих викидах температура може бути вищою, ніж у ядрі.
Серед планет найвищі температури потрібно шукати на Меркурії та Венері. Меркурій - лідер із перепадів температур: повернена до Сонця сторона розігрівається до 473 °С, а в тіні може бути мороз до 193 °С. Венера, гаряча через парниковий ефект, трохи поступається сусідові - 464 °С, зате клімат там більш рівний.
Найвища з отриманих людиною
ДеВеликий адронний колайдер.
Скільки≈10 000 000 000 000 градусів за Кельвіном.
ОбставиниГерої фантастичного серіалу Lexx, інопланетяни, спостерігають за вибухом Землі після запуску ВАК. Адже вони попереджали!.. Втім, Земля поки що не думає вибухати, зате цей колайдер видав найбільшу зареєстровану температуру у Всесвіті, і це результат цілеспрямованої діяльності людей. У 2010 році вчені зіштовхнули два іони свинцю, розігнавши їх до навколосвітніх швидкостей. Подібні експерименти дозволяють краще зрозуміти ранній Всесвіт, бо саме до таких температур він прогрівся за кілька секунд після початку розширення.
Якщо говорити про користь для народного господарства, то для запуску термоядерної реакції, мрії всіх енергетиків світу, плазму потрібно розігріти всього до 100 мільйонів градусів. Але цю температуру необхідно підтримувати досить довго, тому колайдер тут не помічник.
Найвища на Землі
Скільки 56,7 ° градусів за Цельсієм.
ОбставиниДо 2012 року найгарячішою точкою вважалося містечко Ель-Азія в Лівії, де в 1922 році була зафіксована температура понад 58 градусів (природно, в тіні). Але Всесвітня метеорологічна організація випустила прес-реліз, в якому правильність вимірів та кваліфікація лівійського метеоролога були піддані сумніву. Загалом, незважаючи на загальне потепління клімату та оновлення локальних рекордів (наприклад, у 2010 році зафіксовано температурний максимум у Росії – 45,4 °С на метеостанції у Калмикії), лідером залишається каліфорнійське ранчо Ферніс-Крік. Що ж до погоди поза населених пунктів, тут першість належить солончаковій пустелі Деште-Лут в Ірані, за супутниковими даними, що нагрівається до 70,7 °С.
