Новые методы приближения к абсолютному нулю температур

O.V. Lounasmaa
1971 Uspehi fiziceskih nauk  
О. Лоунасмаа В физике низких температур недавно были разработаны три новых метода, позволяющие понизить температуру, доступную для экспериментальных исследований, до миллиградусов. Атомы и молекулы, из которых состоит любое вещество, пребывают в постоянном тепловом движении, причем их средняя скорость тем больше, чем выше температура вещества. В твердых телах молекулы занимают определенные и фиксированные положения в решетке, а их тепловое движение сводится к колебаниям около равновесных точек.
more » ... равновесных точек. В принципе, сверху шкала температур неограничена: по мере усиления теплового движения, решетка разрушается и происходит сначала плавление, а затем испарение вещества. Наконец, при дальнейшем увеличении температуры атомы теряют часть или даже все свои электроны, в результате чего образуется плазма, т. е. газ заряженных частиц. Подобная ситуация реализуется в звездах, где температура достигает многих миллионов градусов. В противоположность этому, снизу шкала температур ограничена. Теоретически наименьшая возможная температура -абсолютный нульдостигается тогда, когда полностью прекращается тепловое движение. Эта граница соответствует -273,16° С. Согласно одному из фундаментальных постулатов физики, так называемому третьему закону термодинамики, абсолютный нуль принципиально недостижим вообще. Посредством соответствующих экспериментальных приемов к нему можно подойти все ближе и ближе, однако никакими ухищрениями нельзя охладить вещество до абсолютного нуля. В физике низких температур обычно используется шкала Кельвина, в которой отсчет ведется от абсолютного нуля (ему соответствует 0° К), причем масштаб этой шкалы совпадает с масштабом шкалы Цельсия. Таким образом, по шкале Кельвина температура плавления льда равна 273,16°. Температуру по этой шкале, обозначаемую буквой Т, часто называют абсолютной температурой. И действительно, отношение двух абсолютных температур Т г /Т 2 , как правило, оказывается более существенным, нежели их разность Т г -Т 2 . Отношения температур Τ = 300° К и Τ = 100° К равно отношению температур Τ = 3° К и Τ = 1° К, и фундаментальное утверждение состоит в том, что уменьшение абсолютной температуры вещества от 300 до 100° К столь же существенно отражается на его свойствах, как и ее уменьшение от 3 до 1° К. Это обстоятельство *) О. V. L о u n a s m a a, New Methods for Approaching Absolute Zero, Sci. American 221 (6), (1969). Перевод И. И. Ройзена, В. К. Игнатовича. Автор статьи О. Лоунасмаа -профессор технической физики Технического университета в Хельсинки, Финляндия.
doi:10.3367/ufnr.0103.197102g.0367 fatcat:7rg575l6lvfpnetzbhsji4wblq