Een team van onderzoekers van verschillende instellingen in Japan heeft een fysiek systeem beschreven dat kan worden omschreven als bestaand boven "absoluut heet" en ook onder het absolute nulpunt. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , de groep schetst hun ideeën over collectieve spins in dubbele domeinsystemen en de interessante situaties die zich daarin kunnen voordoen.

Het begrip temperatuur heeft zich gedurende een zeer lange periode ontwikkeld, van beschrijvingen van eenvoudige sensaties tot theoretische toestanden van fysieke systemen. In hun krant de onderzoekers met deze nieuwe poging beschrijven hun onderzoek naar relaxatie in dubbele collectieve spins in een dubbeldomeinsysteem en enkele configuraties die onder bepaalde extreme omstandigheden kunnen resulteren. Van bijzonder belang zijn situaties met spindomeinen in antiparallelle configuraties, die, wanneer onevenwichtig, kan ontspannen in de richting van een negatieve temperatuurtoestand. Op het eerste gezicht, zo'n gebeurtenis lijkt onmogelijk, omdat het suggereert dat er een omstandigheid is waarin een stukje materiaal onder het absolute nulpunt kan worden gekoeld, die, natuurlijk, gaat tegen het huidige begrip in, maar de theorie suggereert dat het mogelijk is.

Het idee van een negatieve temperatuurtoestand wordt door de onderzoekers gebruikt als verklaring voor een gebeurtenis in de echte wereld:populatie-inversie, waarin atomen van een lager energieniveau naar een hoger energieniveau worden geduwd en vervolgens mogen terugvallen, resulterend in lichtemissie. Dit is hoe laserpointers werken. Toen natuurkundigen ontdekten dat een dergelijke eigenschap mogelijk was, ze keken nog een keer naar spin, die atomen hun magnetische eigenschappen geeft, en ontdekte dat spinsystemen kunnen worden overgehaald om zich op meer manieren te gedragen dan voor mogelijk werd gehouden - sommige bleken zelfs omgekeerd te worden, wat zou kunnen leiden tot een systeem dat van nature opwaarts stroomt in energieniveaus.

In deze nieuwe poging de onderzoekers melden de mogelijkheid van atomen, twee in dit geval om spins te hebben die een reservoir delen, en die een vaste temperatuur hebben. Als de twee zakken even groot zijn, de wiskunde toonde aan, de helft van de spins komt in een hogere staat terecht, en de andere helft in de lagere staat. Maar als de zakken verschillende maten hebben, de spins stromen op en stromen naar de hogere staat, de ene zak meer omgekeerd maken dan de andere, wat leidt tot het idee van negatieve temperaturen.

© 2018 Fys.org