La température la plus basse possible est de 0 Kelvin (-459.67 °F, -273.15 °C), en abrégé 0 K. Bien qu’atteindre exactement 0 K soit thermodynamiquement impossible, des températures extrêmement basses ont été atteintes en laboratoire en utilisant une combinaison de refroidissement laser et de refroidissement par évaporation. .
Le MIT détient le record actuel, 450 pK (petaKelvins), ou 4.5 × 10-10 K, qui a été annoncé en septembre 2003. Le laboratoire à basse température de l’Université de technologie d’Helsinki a atteint une température de spin nucléaire de 100 pK, mais cela ne concerne que le spin nucléaire et pas tous les degrés de liberté thermodynamiques.
La science s’est engagée dans la recherche sur les températures inférieures à zéro principalement depuis l’avènement de la réfrigération moderne au milieu du XIXe siècle. On pense qu’il y a environ 19 millions d’années, la majorité de la planète était couverte de températures inférieures à zéro, donnant naissance à une calotte glaciaire à l’échelle planétaire parfois appelée Terre boule de neige. Il y a à peine 800 10,000 ans, une période glaciaire planétaire était encore en vigueur, connue sous le nom de glaciation du Wisconsin. Cette période glaciaire a peut-être empêché l’essor de la civilisation. Son décès a été suivi par la révolution néolithique et l’agriculture moderne.
Voici quelques températures sous zéro et leur pertinence :
450 pK – température la plus basse atteinte, par le MIT, en 2003.
170 nK – première température à laquelle se condense un Bose-Einstein, un état unique de la matière où un groupe d’atomes s’effondre dans l’état quantique le plus bas du potentiel externe, permettant d’observer les effets quantiques au niveau macroscopique.
700 nK – ancien record de basse température de laboratoire, par le NIST, en 1994.
>li>0.95 K – point de fusion de l’hélium.
1 K – la région la plus froide connue de l’espace extra-atmosphérique, la nébuleuse du Boomerang.
2.17 K – température en dessous de laquelle l’hélium est dans un état superfluide, démontrant des propriétés étranges comme ramper hors d’un bocal dans lequel il est placé.
2.7 K – température moyenne de l’espace extra-atmosphérique, l’écho thermique du Big Bang.
3 K – température approximative de l’hélium liquide typique.
4.1 K – température à laquelle la supraconductivité a été démontrée pour la première fois, en utilisant du mercure.
65 K – température approximative de l’azote liquide.
123 K – frontière informelle entre la cryogénie et la réfrigération.
150 K – température du supraconducteur le plus chaud connu, le composé SnBa4Tm4Cu6O18.
183.7 K – température terrestre la plus froide jamais enregistrée, à Vostok, en Antarctique.
273.15 K – point de fusion de l’eau.
La recherche sur les températures inférieures à zéro est une partie importante de la science. Sans connaissance du régime sous zéro, nous en saurions beaucoup moins sur la physique et la chimie, sans compter que nous devrions manger notre nourriture assez rapidement, avant qu’elle ne commence à pourrir par manque de réfrigération !