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物理學家在實驗室中首次實現“負溫度”狀態

物理學家在實驗室中首次實現“負溫度”狀態

2013-01-06 16:34:29

  據國外媒體報道,物理學家在實驗室中實現了處于“負溫度”(negative temperature)狀態的原子氣體。

  在正溫度區間,處于低能級原子的數量要大于處于高能級原子的數量,這種分布模式在物理學中稱為“玻爾茲曼分布”。當物體受到加熱的時候,其中的原子吸收能量會躍遷到較高的能級。所謂的“負溫度”是正溫度的反面,在負溫度下處于高能級原子的數量要大于處于低能級原子的數量。

  來自德國慕尼黑大學的物理學家Ulrich Schneider說:“逆玻爾茲曼分布是物體處于負溫度的標志,這正是我們所實現的。氣體的溫度實際上并沒有低于絕對零度,而是更熱,甚至比任何正溫度還要熱。按照定義,溫度在無限大處躍遷到負溫度區間。”

  正如期望的那樣,處于負溫度的物體有非常奇怪的性質。例如,通常情況下,熱量是從高溫物體流向低溫物體(高溫的物體冷卻,低溫的物體加熱),直到溫度相等為止。然而,熱量是從負溫度物體流向正溫度物體,處于負溫度的物體比處于正溫度的物體要熱。

  負溫度另一個古怪的性質與熵(entropy)有關,熵是對一個系統有序性的度量。當物體釋放熱量的時候,就會增加周圍物體的熵值,使它們變得更混亂。然而,當處于負溫度的物體釋放熱量的時候,它可以吸收周圍物體的熵,使它們變得更有序。

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