La température la plus basse possible, ou le zéro absolu comme on l’appelle, est de -459.67°F (-273.15°C). On l’appelle aussi 0 kelvin, une échelle avec des incréments équivalents aux degrés Celsius, mais qui utilise le zéro absolu plutôt que le point de congélation de l’eau comme point de départ. C’est le point auquel tout mouvement atomique cesse.
La définition ci-dessus peut être incomplète, cependant, car un atome est lui-même une entité avec une structure interne complexe. Pour atteindre la température la plus basse possible, ou le véritable zéro absolu, non seulement le mouvement atomique doit s’arrêter, mais tous les composants internes de l’atome devraient également s’arrêter. Les électrons devraient cesser d’orbiter autour de leurs noyaux atomiques respectifs, les neutrons et les protons dans les noyaux devraient cesser de se tirer les uns les autres avec leurs forces internes, les quarks et toute sous-structure sous-jacente devraient cesser toute activité. En raison des effets de la mécanique quantique, cela est impossible. Ainsi, une définition plus précise s’applique aux ensembles de matière dont on ne peut plus extraire d’énergie thermique, c’est-à-dire qu’un autre ensemble d’atomes mis en contact avec l’échantillon lui transférera toujours de l’énergie, jamais l’inverse.
Comme l’efficacité d’un système, la vitesse d’une particule ou la température maximale possible, le zéro absolu est en fait une quantité théorique qui ne peut être approchée que, mais probablement jamais atteinte.
Des températures proches du zéro absolu ont été atteintes grâce aux techniques de refroidissement laser et de refroidissement magnétique par évaporation. Dans le refroidissement laser, les atomes en mouvement rapide sont bousculés par des photons jusqu’à ce qu’ils ralentissent à 1/10,000 250e de degré kelvin. Dans le refroidissement par évaporation magnétique, les atomes restants sont maintenus en place par un champ magnétique, et les atomes les plus énergétiques finissent par s’échapper, laissant derrière eux les restes les plus lents. En utilisant ces techniques, des températures aussi basses que XNUMX picokelvins (pK) ont été atteintes. La matière ce froid peut se comporter de manière bizarre, formant des structures appelées condensats de Bose-Einstein, qui démontrent une propriété appelée superfluidité, ou l’écoulement d’atomes sans viscosité.