Самая высокая температура во Вселенной: небывалый научный эксперимент

13 мая 2017

Эксперимент, в ходе которого была достигнута самая высокая температура во Вселенной, был проведен при помощи знаменитого Большого адронного коллайдера. Эксперимент провели ученые Швейцарии в 2010 году, седьмого ноября.

Как был достигнут температурный рекорд?

Целью эксперимента, который привел к рекорду, было получение кварк-глюонной плазмы. Эта материя наполняла нашу Вселенную в самые первые секунды, которые последовали за Большим взрывом.

Чтобы воссоздать условия Большого взрыва, физики разогнали ионы свинца до почти световой скорости. Ионы начали сталкиваться между собой, что приводило к «миниатюрным» Большим взрывам. Ядра атомов свинца начали плавиться и превращаться в «бульон», который состоял из глюонов и кварков. Так ученые воссоздали плазму с высочайшей температурой, которая существовала в нашей реальности, буквально с начала времен.

Возможность достичь таких результатов зависела от заряда ионных частиц. Общий размер частиц, которые использовали в эксперименте, был минимален, поэтому эксперимент был безопасным для планеты.

Получившаяся в искусственных условиях температура достигала 10 триллионов° по шкале Цельсия. Она в двести тысяч раз превосходила показатели, которыми характеризуется солнечное ядро. Полученная в искусственных условиях температура продержалась лишь несколько миллисекунд, но ученые получили достаточно сведений, чтобы изучать их последующие годы.

Незадолго до эксперимента со свинцом ученым США удалось создать рекордно высокую температуру в 4 триллиона° по шкале Цельсия, но рекорд продержался только два месяца.

Температура, которая существовала в первые мгновения за Большим взрывом, называется Планковской. Свое название она получила от физика из Германии Макса Планка. Первые мгновения сразу за образованием Вселенной в результате Большого взрыва получили название Планковской эпохи. Именно тогда вещество молодой Вселенной имело самую высокую в своей истории температуру.

Как удалось достичь самой холодной температуры?

Самую низкую температуру также удалось создать в результате научного эксперимента. Группа исследователей из финского города Хельсинки в 2000 году получила температуру в 0,1 нК при эксперименте с металлом «родий». Через три года группа физиков из Массачусетса получила второй по величине результат – сверх-холодный газ натрия.

В науке существует понятие абсолютного нуля. Так называют максимально холодную температуру. За показатель абсолютного нуля признается -273,15° по шкале Цельсия. Именно этот показатель признается точкой отсчета шкалы Кельвина. Считается, что температуры абсолютного нуля достичь невозможно.

В условиях, близких к этой цифре, вещества обретают особые свойства. Это сверхпроводимость, сверхтекучесть (когда вещество может проходить без трения через узкие щели) и конденсат Бозе-Эйнштейна. Последнее характеризуется проявлением на макроскопическом уровне квантовых эффектов.

Исследования рекордно низких температурных показателей имеют большое значение для науки и всей цивилизации. Они изучают эффект сверхпроводимости природных элементов, который может открыть перед наукой двери новых достижений.

Самая низкая из зафиксированных температур в среде без искусственного вмешательства относится к туманности Бумеранг. Там с огромной скоростью выбрасываются молекулы охлажденного газа, и благодаря этому достигается показатель в -272° по Цельсию.

В туманности Бумеранг расположен белый карлик, который когда-то был звездой, подобной нашему Солнцу, а после – красным гигантом. Сейчас вокруг умирающей звезды возникла протопланетарная туманность с температурным рекордом.

Самый низкий температурный показатель в границах нашей Солнечной системе относится к отдаленной планете. На Тритоне (спутник Нептуна) зафиксирован показатель в -235°С. Жидкий азот оседает как иней или снег на поверхности планеты-спутника.

Некоторые температурные рекорды:

Самая холодная температура нашей планеты - минус 89,2° по Цельсию, задокументирована на станции «Восток» на континенте Антарктида в 1983 году.
Ледяной купол A в глубине Антарктиды (1 200 километров от побережья) признан самым холодным местом третьей от Солнца планеты. Его среднегодовая температура составляет -58,3°С.
Самая жаркая температура на нашей планете зафиксирована в 1913 году в Долине смерти (штат Калифорния, США). В погожий день 10 июля она составила 56,7°С.
Высочайшая среднегодовая температура на Земле задокументирована в местности Даллол (Эфиопия). Она составляет 34,4С°.

Хотя в пределах научного эксперимента была достигнута самая высокая температура во Вселенной, предполагают, что это совсем не предел. Дальнейшие исследования позволят воссоздать условия, которые соответствовали бы времени после Большого взрыва, и улучшить познания о структуре и истории Вселенной.