טמפרטורה שלילית

טמפרטורה שלילית היא טמפרטורה, שעל פי יחידת מידה קלווין, קטנה מנקודת האפס המוחלט.  מצב זה אפשרי במערכות פיזיקליות אשר קיים להן מצב אנרגיה מרבי.

בניגוד לציפייה, מערכת עם טמפרטורה שלילית חמה יותר מכל מערכת עם טמפרטורה חיובית. אם שתי המערכות תפגשנה, חום יעבור מהמערכת השלילית לחיובית. הפרדוקס נעלם כאשר מבינים טמפרטורה במושגים של אנרגיה ואנטרופיה. במערכות בעלות טמפרטורה חיובית, האנטרופיה עולה כאשר נוספת אנרגיה למערכת, ואילו במערכות עם טמפרטורה שלילית האנטרופיה יורדת כאשר מוספת אנרגיה למערכת. שימוש בטמפרטורה הופכית, , עוזר להבהיר עניין זה.

מרבית המערכות לא יכולות להגיע לטמפרטורה שלילית מכיוון שהוספת האנרגיה תגדיל את האנטרופיה שלהן. טמפרטורה שלילית יכולה להתקיים רק במערכות בהן יש מספר מוגבל של מצבים אנרגטיים. כאשר הטמפרטורה עולה במערכות אלו, החלקיקים נעים מהר יותר ויותר עד שמספר החלקיקים במצבי האנרגיה הנמוכים ובמצבי האנרגיה הגבוהים הוא שווה. זוהי תוצאה של הגדרת הטמפרטורה במכניקה סטטיסטית. על ידי הכנסת אנרגיה למערכות אלו ישנה אפשרות ליצור מערכת שבה יש יותר חלקיקים במצבי אנרגיה גבוהים במאשר במצבי אנרגיה נמוכים. חומר בעל טמפרטורה שלילית אינו קר יותר מאשר חומר עם טמפרטורה אפס אלא הוא חם יותר מאשר בטמפרטורה אינסופית חיובית.

בינואר 2013 פורסם כי צוות מחקר בראשות וולפנג קטרלה מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ואולריך שניידר (Ulrich Schneider) מאוניברסיטת לודוויג מקסימיליאן, הדגימו יצירת חומר המצוי בטמפרטורה שמתחת לאפס המוחלט. החוקרים יצרו גז קוונטי באמצעות אלומות לייזר ומגנטים ובעזרת שינויים קיצוניים בשדות המגנטים הביאו להעברת אטומים מרמת האנרגיה הנמוכה ביותר האפשרית לרמת האנרגיה הגבוהה ביותר האפשרית. המחקר פורסם בכתבי העת המדעיים Science, Nature ו-Physical Review.

ראו גם
 האפס המוחלט
 טמפרטורה

קישורים חיצוניים

 Zeeya Merali, Quantum gas goes below absolute zero, Nature, 3 January 2013

טמפרטורה