Kanadensare har inte mycket att vara stolta över, men vi kan glädja dig med vår förmåga att motstå iskalla temperaturer. Nu bor jag på västkusten, så jag är mjuk och svag och upplever sällan temperaturer under fryspunkten.
Men för några av mina kanadensiska bröder kan temperaturen sjunka till nivåer som ditt sinne och kropp knappt kan förstå. Till exempel har jag en vän som bor i Winnipeg, Manitoba. Under en dag i vintras sjönk temperaturerna där ner -31C, men med vindkylan kändes det som -50C. Samma dag var det ljumma -29C på Mars. På Mars!
Men för forskare, och universum, kan det bli mycket mycket kallare. Så kallt faktiskt att de använder en helt annan temperaturskala – Kelvin – för att mäta hur långt bort saker och ting är från den kallaste möjliga temperaturen: Absolut noll.
Ingenstans i närheten av absolut noll. Kredit: Osccarr (CC BY 2.0)
På Celsiusskalan är absolut noll -273,15 grader. Och i Fahrenheit är det -459,67 grader. I Kelvin-skalan är det dock väldigt enkelt. Absolut noll är 0 kelvin.
Vid denna tidpunkt kommer en vetenskapsförklarare att snubbla in i ett minfält av felaktig användning. Det är inte 0 grader kelvin, du säger inte graderdelen, bara kelvindelen. Bara kelvin.
Detta beror på att när du mäter något från en godtycklig punkt, som riktningen du just vände, har du ändrat kurs 15 grader. Men om du mäter från en absolut punkt, som den lägsta fysiska temperaturen som definieras av naturen, sjunker du graderna eftersom det är absolut. En absolut noll.
Naturligtvis har jag säkert också tagit fel. Det här är svårt.
Hur som helst, tillbaka till Absolute Zero.
Fortfarande inte tillräckligt kallt. Kredit: Lori Cuthbert (CC BY 2.0)
Absolut noll är den kallaste möjliga temperatur som teoretiskt kan nås. Vid denna tidpunkt kan ingen värmeenergi utvinnas från ett system, inget arbete kan utföras. Det är död Jim.
Men det är helt teoretiskt. Det är praktiskt taget omöjligt att kyla ner något till Absolute Zero. För att kyla ner något måste du göra arbete för att utvinna värme från det. Ju kallare du blir, desto mer arbete behöver du göra. För att komma till Absolute Zero, skulle du behöva lägga ner oändligt mycket arbete. Och det är löjligt.
Som du förmodligen lärde dig i fysik- eller kemiklass, översätts temperaturen hos en gas till rörelsen hos partiklarna i gasen. När du kyler ner en gas, genom att utvinna värme från den, saktar partiklarna ner.
Man skulle då kunna tro att genom att kyla ner något till absolut noll, skulle all partikelrörelse i det något stoppas. Men det är inte sant.
Ur en kvantmekanisk synvinkel kan du aldrig veta partiklarnas position och momentum samtidigt. Om partiklarna stannade, skulle du veta deras momentum (noll) och deras position ... precis där. Universum och dess fysiklagar kan helt enkelt inte tillåta det att hända. Tacka Heisenbergs osäkerhetsprincip.
Därför finns det alltid en liten rörelse, även om du skulle kunna komma till Absolute Zero, vilket du inte kan. Men du kan inte få ut mer värme från den.
Fysikern Robert Boyle var en av de första som övervägde möjligheten att det fanns en lägsta möjliga temperatur, som han kallade primum frigidum. 1702 skapade Guillaume Amontons en termometer som han beräknade skulle bottna vid -240 C. Ganska nära faktiskt.
Men det var Lord Kelvin, som skapade denna absoluta skala 1848, med start vid -273 C, eller 0 kelvin.
Ett fotografi av Lord Kelvin.
Med denna mätning, även med sin vindkyla, var Winnipeg ljumma 223 kelvin den vintriga dagen.
Ytan på Pluto, å andra sidan, varierar från låga 33 kelvin till högsta 55 kelvin. Det är -240 C till -218 C.
Den genomsnittliga bakgrundstemperaturen över hela universum är bara 2,7 kelvin. Du kommer inte att hitta många platser som är så kalla, om du inte kommer ut till de enorma kosmiska tomrummen som skiljer galaxhopar åt.
Med tiden kommer bakgrundstemperaturen i universum att fortsätta att sjunka, men den kommer aldrig att nå absolut noll. Även under ett Googol-år, när det sista supermassiva svarta hålet äntligen har avdunstat, och det inte finns någon användbar värme kvar i hela universum.
Faktum är att astronomer kallar denna dystra framtid för universums 'värmedöd'. Det är värmedöd, som i, all värmes död. Och glädje.
Du kanske blir förvånad över att veta att den kallaste temperaturen i hela universum är just här på jorden. Nåväl, ibland i alla fall. Och förutsatt att utomjordingarna inte har bättre teknik än oss, vilket de förmodligen har.
När jag spelar in den här videon har fysiker använt lasrar för att kyla ner Rubidium-87-gas till bara 170 nanokelvin, en liten bråkdel över absolut noll. Faktum är att de vann ett Nobelpris för sitt arbete med att upptäcka Bose-Einstein-kondensat.
NASA arbetar faktiskt med ett nytt experiment kallat Cold Atom Lab som kommer att skicka en version av denna teknik till den internationella rymdstationen, där den ska kunna kyla ner material till 100 pikokelvin. det är kallt.
The Cold Atom Lab är planerad att lanseras i augusti 2017. Kredit: NASA / JPL
Här är dina takeaways. Absolut noll är den kallaste möjliga temperaturen än någonsin, den punkt där ingen ytterligare värmeenergi kan utvinnas från ett system. Säg aldrig grader kelvin, du kommer att få så mycket rysningar. Universum kan inte matcha våra kallgenererande förmågor … än. Ta det universum.
Jag skulle älska att höra den kallaste temperaturen du någonsin har upplevt. För mig var det att besöka Buffalo i december. Det är inte rätt.
Podcast (ljud): Ladda ner (Längd: 6:54 — 2,4 MB)
Prenumerera: Apple Podcasts | RSS
Podcast (video): Ladda ner (Längd: 6:56 — 90,4 MB)
Prenumerera: Apple Podcasts | RSS