No existe un valor acordado, entre los físicos, para una temperatura máxima posible. Según la mejor suposición actual de una teoría completa de la física, es la temperatura de Planck, o 1.41679 x 1032 Kelvins. Esto se traduce en aproximadamente 2.538 x 1032 ° Fahrenheit. Sin embargo, dado que las teorías actuales de la física son incompletas, es posible que haga más calor.
La respuesta que dé un físico típico a esta pregunta dependerá de su opinión implícita sobre la integridad del conjunto actual de teorías físicas. La temperatura es una función del movimiento de las partículas, por lo que si nada puede moverse más rápido que la velocidad de la luz, entonces el máximo puede definirse como un gas cuyos constituyentes atómicos se mueven cada uno a la velocidad de la luz. El problema es que alcanzar la velocidad de la luz en este universo es imposible; La velocidad de la luz es una cantidad a la que solo se puede abordar asintóticamente. Cuanta más energía se pone en una partícula, más se acerca a moverse a la velocidad de la luz, aunque nunca la alcanza por completo.
Al menos un científico ha propuesto definir la temperatura máxima posible como la que obtendría alguien si tomara toda la energía del universo y la pusiera en acelerar la partícula más ligera posible que pudiera encontrar lo más cerca posible de la velocidad de la luz. Si esto es cierto, entonces los descubrimientos sobre partículas elementales y el tamaño / densidad del universo podrían ser relevantes para descubrir la respuesta correcta a la pregunta. Si el universo es infinito, es posible que no haya un límite definido formalmente.
Aunque sea posible una temperatura infinita, es posible que sea imposible de observar, lo que la hace irrelevante. Según la teoría de la relatividad de Einstein, un objeto acelerado cerca de la velocidad de la luz gana una enorme cantidad de masa. Es por eso que ninguna cantidad de energía puede ser suficiente para acelerar cualquier objeto, incluso una partícula elemental, a la velocidad de la luz: se vuelve infinitamente masiva en el límite. Si una partícula se acelera a una cierta velocidad cercana a la de la luz, gana suficiente masa para colapsar en un agujero negro, lo que hace imposible que los observadores hagan declaraciones sobre su velocidad.
La temperatura de Planck se alcanza en este universo bajo al menos dos condiciones separadas, según algunas teorías. El primero ocurrió solo una vez, 1 vez de Planck (10-43 segundos) después del Big Bang. En ese momento, el universo existía en un estado casi perfectamente ordenado, con una entropía cercana a cero. Incluso puede haber sido una singularidad, un objeto físico que solo puede describirse con tres cantidades: masa, momento angular y carga eléctrica. La Segunda Ley de la Termodinámica, sin embargo, insiste en que la entropía (desorden) de un sistema cerrado siempre debe aumentar. Esto significa que el universo primitivo tenía solo una dirección por recorrer, la de mayor entropía, y experimentó un colapso casi instantáneo.
El segundo conjunto de condiciones capaces de producir la temperatura de Planck son las que ocurren en los momentos finales de la vida de un agujero negro. Los agujeros negros se evaporan lentamente debido al efecto túnel cuántico de la materia adyacente a la superficie del agujero negro. Este efecto es tan leve que un agujero negro típico tardaría 1060 años en irradiar toda su masa, pero los agujeros negros más pequeños, como los que tienen la masa de una pequeña montaña, pueden tardar sólo 1010 años en evaporarse. A medida que un agujero negro pierde masa y área de superficie, comienza a irradiar energía más rápidamente, por lo que se calienta, y en el instante final de su existencia, irradia energía tan rápidamente que alcanza momentáneamente la temperatura de Planck.