În spațiu, e frig de crapă pietrele, în laboratoarele de pe Terra, ar îngheța și Iadul

În spațiu, nebuloasa Bumerang are o temperatură de 1 k, -272,15 °C, fiind cea mai friguroasă zonă găsită în Univers, pe pământ, în laborator, s-a atins a 38-a triliarda parte dintr-un grad Kelvin, 38 pico k (1 pico k = 1×10‾¹² k).

Nebuloasa Bumerang (nebuloasa Papion) este situată în constelația sudică Centaurul, acolo unde se găsește și cel mai apropiat sistem stelar, Alpha Centauri, distanța până la această nebuloasă protoplanetară fiind de 5.000 de ani lumină (1.533 parseci). Reprezintă o fază prin care trece steaua gigantă roșie din centrul ei în drumul spre transformarea într-o nebuloasă planetară (un obiect astronomic alcătuit dintr-o membrană din gaz și plasmă formată la sfârșitul vieții unor anumite stele). Praful din zona centrală oprește lumina, rămânând vizibili cei doi lobi situați în direcții opuse ce dau forma de clepsidră. Mișcarea gazului dinspre stea spre exterior cu o viteză de 164 km/s, expansiunea acestui gaz, cauzează temperaturile extraordinar de scăzute, de doar 1 kelvin (k*). Mai mici chiar și decât temperatura radiației cosmice de fond care este de 2,7 k (existența acestei radiații este și motivul pentru care nu avem temperaturi egale cu zero absolut în spațiu). Mult mai mici decât cea mai mică temperatură înregistrată în Sistemul Solar, -240 °C, 33,15 kelvin, într-un crater lunar, măsurătoare făcută de sonda LRO ce aparține NASA (un ger mai mare decât cel de pe Pluto). Și mult, mult, mult mai mici decât cel mai groaznic frig de pe Terra, menționat la stațiunea Vostok din Antarctica, -89,2 °C, ceea ce înseamnă 183,05 kelvin.

Zero absolut, 0 k, este limita minimă pe scara de temperatură, -273,15 °C, graniță care însă nu poate fi atinsă, un punct de la care nu mai poate fi îndepărtată căldură din sistem. În accepțiunea clasică, zero absolut reprezintă absența mișcării moleculelor individuale. De fapt, mai degrabă, este limita la care particulele au mișcare vibrațională minimă.

* k ↔ Lord Kelvin, numele lui William Thomson, 1824-1907, fizician irlandez care a determinat valorea corectă a temperaturii de zero absolut, după ce a fost înnobilat de regina Victoria (Regatul Unit)

Neil deGrasse Tyson, explicații despre zero absolut! (în engleză)

Chiar dacă nu putem atinge 0 k, oamenii de știință au ”coborât” foarte aproape de această limită imposibilă. Cea mai joasă temperatură atinsă vreodată a fost realizată în 2021, s-a ajuns la a 38-a triliarda parte dintr-un kelvin, 38 picokelvini (1 pico k = 1×10‾¹² k). O echipă de cercetători germani a închis 100.000 de atomi de rubidiu cu ajutorul unui câmp magnetic într-o cameră de vacuum și i-au răcit până la a 2-a miliarda parte dintr-un kelvin (au obținut un condensat Bose-Einstein*). Pentru a scădea și mai mult temperatura, au arătat cercetătorii în Physical Review Letters, au dus camera de vacuum în turnul Agenției Europene Spațiale din Bremen, lăsând-o să cadă 120 de metri în timp ce câmpul magnetic era oprit și aprins foarte rapid. Condensatul Bose-Einstein (BEC) nu mai a fost astfel influențat de gravitație și mișcarea moleculară a atomilor de rubidiu s-a redus aproape de tot. Rezultatul? BEC a rămas la 38 de picokelvini pentru aproximativ 2 secunde. Cercetătorii au adăugat că, teoretic, în spațiu, ar putea menține această temperatură pentru 17 secunde.

Cum se ajunge la temperaturi apropiate de 0 k? (în engleză)

* Condensatul Bose-Einstein este o stare de agregare a materiei (a cincea) ce se formează atunci când un gaz de bosoni la densități mici este răcit aproape de zero absolut. Atomii ajung într-o situație în care încep să se comporte la unison, e ca și cum și-ar pierde individualitatea, ca și cum ar deveni invizibili, formează ceea ce unii fizicieni numesc un super-atom. O stare a materiei prezisă de Albert Einstein și Satyendra Bose în 1925 și produsă pentru prima dată în 1995 (un gaz din atomi de rubidiu răcit la 170 nanokelvini). Când se ajunge aproape de zero absolut, pe lângă condensatul Bose-Einstein, pot apărea și efecte ca superfluiditatea (anumite fluide suprarăcite manifestă comportamente stranii, ca și cum forțele de atracție și de frecare nu mai există) sau superconductibilitatea (rezistența electrică a unui material devine zero când temperatura sa este mai mică decât temperatura critică).

Foto: Hubble Space Telescope/NASA/ESA & ALMA