Jaka jest najgorętsza możliwa temperatura?

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 09:39

Idea absolutnych gorących źródeł od jej znanego kuzyna, absolutnego zera, który, jak być może pamiętacie, wynosi 0 K, -273,15 ° C lub -459,67 ° F. I chociaż skrócone definicje najniższej temperatury będą często wskazywać, że jest punkt, w którym materia przestaje się poruszać, jest to technicznie niepoprawne. Bezwzględne zero jest właściwie punktem, w którym ruch molekularny już nie wytwarza ciepło (ale ma energię punktu zerowego).

Odwrotnie, absolutnie gorąca może być zdefiniowana jako punkt, w którym ruch cząsteczkowy nie może wytworzyć więcej ciepła, bez względu na okoliczności.

W Modelu Standardowym wszechświata najgorętsza możliwa do osiągnięcia temperatura wystąpiła ułamek sekundy (10^-43) po Wielkim Wybuchu. Podczas tego krótkiego czasu (nazywanego czasem Plancka) uważa się, że wszechświat był tylko jedną małą długością Plancka (10^-35 metrów) i osiągnęli absolutną temperaturę na poziomie 10³² K (nazywana temperaturą Plancka). Dla porównania nasze Słońce to marne 1,571 x 10⁷ K w centrum i najwyższa temperatura stworzona przez człowieka wynosi obecnie 5,5 X 10¹² K.

Poza temperaturą Plancka, która jest najgorętszą temperaturą, jaką kiedykolwiek teoretycznie osiągnął w naszym wszechświecie, fizycy stawiają hipotezę, że w każdej temperaturze wyższej niż Planck siły grawitacyjne dotkniętych cząstek stałyby się równie silne jak inne siły podstawowe (elektromagnetyczne i słabe i silne jądro), w wyniku czego wszystkie cztery stają się zjednoczone jako jedna siła. Co się wtedy stanie? Nikt nie wie, że obecnie akceptowane są konwencjonalne modele fizyki. Oczywiście wszystko to jest teoretyczne, ponieważ nikt nie musi jeszcze wymyślić zaakceptowanej kwantowej teorii grawitacji. Jak to określił laureat Nagrody Nobla, Steven Weinberg, cokolwiek dzieje się w temperaturach powyżej 10³² K pozostaje zasłonięta przez "zasłonę".

Należy zauważyć, że nie wszyscy fizycy przestrzegają Modelu Standardowego, a niektórzy wolą, na przykład, Teorię Ciągów, która próbuje opisać wszystkie cztery siły podstawowe jako różne przejawy pojedynczego podstawowego obiektu (ciąg). Dla teoretyków strun najwyższa możliwa temperatura jest znacznie niższa niż ta postulowana przez Model Standardowy; nazywany temperaturą Hagedorna, jest to punkt, w którym zwykła materia nie jest już stabilna i albo "odparowuje", albo zmienia się w materię kwarku. Zgodnie z tą teorią uważa się, że punkt, w którym to się dzieje, lub absolutnie gorąca, wynosi zaledwie 10³⁰ K, lub około 1% temperatury Plancka.

Dodatkowe fakty:

• Podczas podgrzewania czegoś do dowolnego miejsca w pobliżu temperatury Plancka daleko jest obecnie do naszej technologii, chłodzenie czegoś do poziomu bliskim zeru absolutnemu nie jest. Na przykład w 2015 r. Naukowcom z MIT udało się schłodzić cząsteczki potasu sodu do zaledwie 500 nanokelwinów lub 500 miliardowych części 1 K.
• Przynajmniej jedno zwierzę może przetrwać zimno zbliżając się do zera absolutnego - do tardigrady. Znany również jako niedźwiedź wodny, okazało się, że ta mikroskopijna istota jest w stanie przetrwać przez kilka minut w zaledwie 1 stopień powyżej zera absolutnego. Może przetrwać także podgrzewanie do temperatury znacznie przekraczającej temperaturę wrzenia wody. Nie ich jedyna zadziwiająca sztuczka przetrwania, tardigrade mogą przetrwać wiele innych skrajności, w których my, ludzie, umieramy od razu. Możesz dowiedzieć się więcej o tych fascynujących stworzeniach, które mogą nawet obecnie przebywać na swoim podwórku: Niesamowita Tardigrada
• Dla zabawy: Energia potrzebna do zatrzymania Ziemi wokół Słońca wynosi około 2,6478 × 10³³ dżule lub 7.3551 × 10²⁹ watogodzin lub 6,3285 x 10¹⁷ megaton TNT. Dla porównania, największa eksplozja nuklearna, jaka kiedykolwiek wybuchła (car Bomba przez Związek Radziecki) "tylko" wytworzyła 50 megaton energii TNT. Tak więc zajmie około 12 657 000 000 000 000 bomb nuklearnych wybuchających we właściwym miejscu, aby zatrzymać Ziemię w jej ślady na swojej orbicie wokół Słońca.
• O dziwo, gdybyśmy byli w stanie całkowicie przemienić materię w energię, przy czym 1 kg materii zostałby całkowicie unicestwiony, energia wyprodukowana z tak niewielkiej ilości materii wynosi około 42,95 mega tony TNT. Więc dorosły samiec ważący około 200 funtów ma gdzieś w pobliżu 4000 megaton potencjału TNT, jeśli zostanie całkowicie unicestwiony. To około 80 razy więcej energii niż wyprodukował wspomniany już Tzar Bomba, który sam wyprodukował wybuch około 1400 razy silniejszy niż połączone eksplozje bomb zrzuconych na Hiroszimę i Nagasaki. Aby dalej zilustrować, 1 megaton TNT, po konwersji do kilowatogodzin, wytwarza wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zasilić przeciętny amerykański dom przez około 100 000 lat. Wystarczy też zasilić całe Stany Zjednoczone przez nieco ponad 3 dni. Tak więc 1 kg pewnej materii, która zostanie całkowicie unicestwiona, będzie w stanie zasilić całe Stany Zjednoczone przez około cztery miesiące. Jeden przeciętny dorosły mężczyzna, po całkowitym unicestwieniu, wytworzyłby energię wystarczającą do zasilania USA przez około 30 lat, gdybyśmy mogli wykorzystać całą tę energię. Kryzys energetyczny rozwiązany. 😉
• Na całkowicie zaskakującą skalę typowy wybuch supernowej wydziela około 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 megaton TNT.