Evrendeki Sıcaklık Sınırlarını Zorlamak: Mutlak Sıcaklık

İçerik Yazarı: Fırat Özcan

Editör: Elif Nur Öztürk

Tasarım: Sudenaz Şencan

Bir madde ne kadar sıcak ya da ne kadar soğuk olabilir diye sorduğumuzda karşımıza çıkan bazı sonuçlar vardır. Şu ana kadar elde edilen en yüksek sıcaklık, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ile 5 trilyon Kelvin, şu ana kadar ki elde edilen en düşük sıcaklıksa -273.4 °C’dir. 

Trilyonlarca Kelvin büyüklüğünde bir sıcaklığa çıkabilirken ortalama -273 derecenin altına neden inemeyiz? Sıcaklık diye tanımladığımız şey nedir?

Sıcaklık, bir cismin içindeki atomların ve moleküllerin kinetik enerjisinin bir göstergesidir. Bu parçacıkların sıcaklıkları arttıkça, kinetik enerjileri de artar ve daha fazla hareket ederler. Mutlak sıfır noktasında parçacıkların hareketleri neredeyse durma noktasına gelir. Mutlak sıfır noktasında maddeleri sadece donmuş (veya katı) olarak düşünmemek gerekir daha ziyade bu noktada entropi minimum değerine ulaşır. 

Fiziksel olarak bir şeyi soğutabilmek için kendisinden daha soğuk bir madde ile etkileşime girmesi gerekir. 0 Kelvinden daha soğuk bir şey yaratamadığımız için bir maddeyi 0 Kelvine kadar soğutamayız. Bu mutlak sıfıra ulaşmanın Klasik Fizik tarafındaki engeliydi.

Mutlak sıfıra yaklaştıkça Kuantum Mekaniği ile karşılaşırız ve Kuantum Mekaniği’nde hiçbir şey asla sabit değildir, ne kadar ısı alırsanız alın devam eden bir kuantum titreşimi vardır. Bu da mutlak sıfıra ulaşmaktaki Kuantum Fiziği sınırıdır.

Sıcaklığın mutlak sıfıra yaklaşırken kuantum mekaniği etkilerinin ortaya çıkması Bose-Einstein Yoğunlaşması gibi özel kuantum fenomenlerine yol açar. Süperiletkenlik ve süper akışkanlık gibi olaylar da düşük sıcaklıklarda ortaya çıkar ve bu durumlar kuantum mekaniği prensipleriyle açıklanır.