Частицы при температуре, близкой к абсолютному нулю, не нарушают законов физики

:  Теоретически физические законы абсолютны. Тем не менее, когда речь идет о законах термодинамики, науки, изучающей связь температуры и энергии, такая теоретическая уверенность исчезает. В исследовательской работе, опубликованной недавно в «Европейском Физическом Журнале B» (EPJ B), Роберт Адамитц из Университета Аугсбурга (Германия) вместе с коллегами демонстрирует, что теоретическая модель влияния внешней среды на частицу не нарушает третьего закона термодинамики. Эти данные имеют отношения к системам нано- и микропорядка, которые трудно нарушить с помощью нагревания или квантовых эффектов, происходящих от внешней среды.

Авторы работы сфокусировали свое внимание на модели, состоящей из свободной частицы и термостата, который представляет собой влияние внешней среды. Исследования таких системы обычно сконцентрированы на том, сколько энергии необходимо для подъема температуры к определенному уровню (теплоемкость).

Предыдущие теоретические предсказания предположили, что в определенных обстоятельствах теплоемкость может составлять меньше нуля при системной температуре абсолютного нуля (-273,15°C). Данное предположение кажется таковым, что нарушает третий закон термодинамики, утверждающий, что теплоемкость равняется нулю при достижении системой температуры абсолютного нуля.

Авторы нового исследования продемонстрировали, что третий закон термодинамики на самом деле не нарушается. По сути, реальная частица всегда будет ограничена определенным объемом, даже если значение последнего будет чрезвычайно большим.

Как следствие, ученые обнаружили, что предыдущие исследования должны быть модифицированными с целью учета пространственного ограничения частицы. Новая модель показывает, как отрицательная теплоемкость действительно свободной частицы соотносится с тем ее значением, которое формируется при ограничении объема.

comments powered by HyperComments

Также читайте