Kokia karščia temperatūra yra įmanoma?

2024 Autorius: Sherilyn Boyd | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 09:38

Ideja apie absoliutus karštas šaltines iš jos žinomos pusbrolis, absoliutaus nulio, kuri, kaip jūs galite prisiminti, yra 0 K, -273,15 ° C arba -459,67 ° F. Nors sutrumpintai žemiausios temperatūros apibrėžimai dažnai nurodo, kad yra taškas, kuriuo klausimas sustoja judėti, tai yra techniškai klaidinga. Absoliutus nulis yra ta vieta, kur molekulinis judesys nebėra šiluma (bet turi nulinę taško energiją).

Ir atvirkščiai, absoliutus karštas, taigi, gali būti apibrėžiamas kaip taškas, kuriame molekulinis judesys negalėjo sukelti daugiau šilumos, nesvarbu kokios aplinkybės.

Visatos standartiniame modelyje karščiausia galima temperatūra pasiekė maždaug sekundės (10^-43) po Didžiojo sprogimo. Manoma, kad per tą mažiausią laiko periodą (vadinamą vienu Planko laiku) visata buvo tik maža Plancko ilgio (10^-35 metrų) ir pasiekė absoliučią karštą 10³² K (vadinama Planco temperatūra). Palyginimui, mūsų Saulė yra minkšta 1,571 x 10⁷ K jo centre ir aukščiausia temperatūra, kurią kada nors sukūrė žmogus, šiuo metu yra 5,5 X 10¹² K.

Išskyrus Plancko temperatūrą, kuri yra karščiausia temperatūra, kurią teoriškai pasiekė mūsų visatoje, fizikai teigia, kad bet kokioje aukštesnėje negu Planck temperatūroje nukentėjusių dalelių gravitacinės jėgos taps tokios pat stiprios, kaip kitos pagrindinės jėgos (elektromagnetinės ir silpnos bei stiprios branduolinės). todėl visi keturi tapo vieninga jėga. Kas atsitinka tada? Niekas nežino, kaip šiuo metu priimtini tradiciniai fizikos modeliai suskaidomi po šio taško. Žinoma, visa tai yra teorinė, nes niekas dar nepriima priimtos kvantinės gravitacijos teorijos. Kaip tai apibūdino Nobelio premijos laureatas Stevenas Weinbergas, kas atsitiks esant aukštesnei nei 10 temperatūrai³² K lieka paslėpta "pliauna".

Reikėtų pažymėti, kad ne visi fizikai laikosi standartinio modelio, o kai kurie nori, pavyzdžiui, Styginių teorija, kuri bando apibūdinti visas keturias pagrindines jėgas kaip skirtingus vieno pagrindinio objekto (eilutės) apraiškas. Styginių teoretikams aukščiausia temperatūra yra kur kas žemesnė, nei numatyta standartiniame modelyje; vadinamas Hagedorno temperatūra, ta prasme, kai įprastinė medžiaga nebėra stabili ir "išgaruoja" arba pasikeičia į kvarko medžiagą. Pagal šią teoriją manoma, kad tai, kada tai vyksta, ar absoliuti karšta, yra tik 10³⁰ K, arba apie 1% Plancko temperatūros.

Premijos faktai:

• Kaitinant kažką bet kur arti Plancko temperatūros yra kur kas daugiau nei mūsų technologijos, šiuo metu aušinimo kažkas iki beveik absoliutaus nulio yra ne. Pvz., 2015 m. MIT mokslininkai sugebėjo atvėsinti natrio kalio molekules iki maždaug 500 nanokelvynų arba 500 mlrd.
• Bent vienas gyvūnas gali išgyventi šalčiu, artėja prie absoliutaus nulio - tardigrade. Taip pat žinomas kaip vandens slenkstis, kad mikroskopinė būklė gali išgyventi užšalusi keletą minučių tik 1 laipsniu virš absoliutaus nulio. Jis taip pat gali išlikti šildomas iki temperatūros, gerokai viršijančios vandens virimo temperatūrą. Ne jų vienintelis stulbinantis išlikimo apgauti, tardigradai gali išgyventi daugybe kitų kraštutinumų, kuriuos mes žmonės mirštu akimirksniu. Galite sužinoti daugiau apie šias nuostabias būtybes, kurios gali būti netgi šiuo metu kabančios jūsų kieme: Amazing Tardigrade
• Tiesiog for fun: energija, reikalinga sustabdyti Saulę, skriejančią saulę, yra apie 2.6478 × 10³³ džauliai arba 7.3551 × 10²⁹ vato valandų arba 6.3285 x 10¹⁷ TNT megatons. Atsižvelgiant į tai, didžiausias branduolinis sprogimas, kuris kada nors sprogojo (TSRS Bomba caras), "tik" pagamino 50 megatonų TNT vertingos energijos. Taigi, reikės apie 12 657 000 000 000 000 tų branduolinių bombų, sprogtų teisingoje vietovėje, kad sustabdytų Žemę savo takuose jos orbitoje aplink Saulę.
• Nuostabiai, jei iš tikrųjų galėtume visiškai paversti medžiagą energija, kai 1 kg medžiagos visiškai naikinamos, energija, pagaminta iš tik nedidelio kiekio medžiagos, yra apie 42,95 mega tonų TNT. Taigi, suaugusio vyro, sveriančio maždaug 200 svarų sterlingų, kažkur arti 4000 megatonų TNT potencialo, jei jie visiškai pašalinami. Tai yra apie 80 kartų daugiau energijos nei buvo pagaminta pirmiau minėto Tzar Bomba, kuris pats pagamino sprogimą, kurio apytikriai 1400 kartų galingesnė už kombinuotus Hirosimos ir Nagasakio bombų sprogimus. Toliau iliustruoja, kad 1 megatonas TNT, konvertuojamas į kilovatvalandę, duoda pakankamai energijos, kad vidutiniškai amerikietiškos namo galios apie 100 000 metų. Taip pat pakanka įveikti visas Jungtines Amerikos Valstijas šiek tiek daugiau nei 3 dienas. Taigi, 1 kg tam tikrų dalykų būtų visiškai sunaikinta, galėtų valdyti visą Jungtines Amerikos Valstijas maždaug keturis mėnesius. Vienas vidutinio dydžio suaugusio vyro, kuris, visiškai išnaikintas, gamins pakankamai energijos, kad galėtume JAV įveikti apie 30 metų, jei galėtume panaudoti visą šią energiją. Išspręsta energetikos krizė.カ
• Dėl visiškai nerimą keliančio masto tipiškas supernovos sprogimas pasieks 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 megatontų TNT.