科学家造出低于绝对零度量子气体 能模拟暗能量

德国物理学家近期取得了重大突破，他们巧妙地利用钾原子创造了一种量子气体，其温度竟然低于绝对零度。这一令人瞩目的成果被誉为“实验巅峰之作”，它不仅为未来制造负温度物质和新型量子设备铺平了道路，更有助于揭开宇宙中的无尽奥秘。

要了解绝对零度的概念，首先得从理想气体说起。根据科学规律，当温度逐渐降低至零下273.15摄氏度时，气体的体积理论上会缩小至零。若从分子运动的角度来解释，理想气体的平均平动动能是由温度决定的。绝对零度可以被看作是“理想气体分子静止不动时的温度”。这只是理论上的推理，实际情况并非如此。

在实际操作中，当气体温度接近绝对零度时，其量子特性会变得极为明显，气体将转变为液态或固态，其分子的运动规律也不再遵循传统的热力学统计规律。通过大量的实验以及量子力学的理论修正，科学家们发现，在接近绝对零度的状态下，分子的动能会趋向一个固定值，这个值被称为零点能量。这意味着在绝对零度时，分子的能量并不为零，而是保持在一个非常小的数值上。这是因为所有的粒子都处于能量可能最低的基态。

回顾历史，18世纪中期的开尔文男爵威廉·汤姆森定义了绝对温度，按照这个定义，没有物质的温度能低于绝对零度。随着科学技术的进步和物理学研究的深入，物理学家们发现这一理论并不完全准确。在上世纪50年代的研究中，物理学家们遇到了许多反常的物质系统。

慕尼黑路德维格·马克西米利安大学的物理学家乌尔里奇·施奈德解释道，尽管我们能从温度曲线上读取一系列的温度数，但这些数字只是表示粒子处于某种能量状态的概率。通常情况下，大部分粒子的能态处于平均水平或接近平均水平，只有少数粒子处于高能态或低能态。如果改变这种状态分布，让大部分粒子处于高能态而少数粒子处于低能态，那么温度曲线也会发生反转，出现负温度。这一理论得到了沃尔夫冈·克特勒的支持，他在2001年因其磁场系统中的负绝对温度研究而荣获诺贝尔物理学奖。他的研究表明，在特定的条件下，负温度是可能存在的。这一突破性的成果为物理学领域开启了新的篇章，并有望在未来带来更多的科学奇迹。