La temperatura più bassa possibile è 0 Kelvin (-459.67 °F, -273.15 °C), abbreviata 0 K. Sebbene raggiungere esattamente 0 K sia termodinamicamente impossibile, in laboratorio sono state raggiunte temperature estremamente basse utilizzando una combinazione di raffreddamento laser e raffreddamento evaporativo .
Il MIT detiene il record attuale, 450 pK (petaKelvins), o 4.5 × 10-10 K, che è stato annunciato nel settembre 2003. Il Low Temperature Lab dell’Università di Tecnologia di Helsinki ha raggiunto una temperatura di spin nucleare di 100 pK, ma questo riguarda solo il spin nucleare e non tutti i gradi di libertà termodinamici.
La scienza è stata impegnata nella ricerca sulla temperatura sotto zero principalmente dall’avvento della moderna refrigerazione a metà del 19° secolo. Si pensa che circa 800 milioni di anni fa, la maggior parte del pianeta fosse coperta da temperature sotto lo zero, dando origine a una calotta glaciale planetaria a volte chiamata “Terra a palla di neve”. Fino a 10,000 anni fa, era ancora in atto un’era glaciale planetaria, nota come glaciazione del Wisconsin. Questa era glaciale potrebbe aver impedito l’ascesa della civiltà. Il suo passaggio fu seguito dalla rivoluzione neolitica e dall’agricoltura moderna.
Ecco alcune temperature sotto lo zero e la loro rilevanza:
450 pK – temperatura più bassa raggiunta, dal MIT, nel 2003.
170 nK – prima temperatura alla quale si condensa un Bose-Einstein, uno stato unico della materia in cui un gruppo di atomi collassa nello stato quantistico più basso del potenziale esterno, consentendo di osservare gli effetti quantistici a livello macroscopico.
700 nK – ex temperatura record di laboratorio, dal NIST, nel 1994.
>li>0.95 K – punto di fusione dell’elio.
1 K – la regione più fredda conosciuta dello spazio esterno, la nebulosa Boomerang.
2.17 K – temperatura al di sotto della quale l’elio è in uno stato superfluido, dimostrando proprietà bizzarre come strisciare fuori da un barattolo in cui è posto.
2.7 K – temperatura media dello spazio esterno, l’eco termico del Big Bang.
3 K – temperatura approssimativa dell’elio liquido tipico.
4.1 K – temperatura alla quale è stata dimostrata per la prima volta la superconduttività, utilizzando il mercurio.
65 K – temperatura approssimativa dell’azoto liquido.
123 K – confine informale tra criogenia e refrigerazione.
150 K – temperatura del superconduttore conosciuto più caldo, il composto SnBa4Tm4Cu6O18.
183.7 K – la temperatura terrestre più fredda mai registrata, a Vostok, in Antartide.
273.15 K – punto di fusione dell’acqua.
La ricerca sulla temperatura sotto zero è una parte importante della scienza. Senza la conoscenza del regime sottozero, sapremmo molto meno di fisica e chimica, per non parlare del fatto che dovremmo mangiare il nostro cibo abbastanza velocemente, prima che inizi a marcire per mancanza di refrigerazione!