A müncheni Ludwig Maximilian Egyetem kutatói a feje tetejére állították a Kelvin-skálát, mikor létrehoztak egy olyan kvantumgázt, amely a nulla kelvinnél alacsonyabb hőmérsékletet vett fel.
Mindez történt úgy, hogy Ulrich Schneider és csapata lézerek és mágneses mezők segítségével rácsba rendeztek néhány kálium atomot, majd hirtelen úgy alakították a mágneses mezőket, hogy az atomok elkezdték vonzani egymást, az amúgy normálisnak számító taszítás helyett.
“Ez az atomokat a legstabilabb, legalacsonyabb energiaállapotukból a lehető legmagasabb energiaállapotba katapultálta mielőtt reagálni tudtak volna” – magyarázta Schneider a Nature magazinnak. “Ez olyan, mintha egy völgyben sétálnánk, majd egy szempillantás alatt a hegycsúcson találnánk magunkat.“
Ez az ellentéte annak, ami normális körülmények közt történik, mikor egy ilyen rendszerben a legtöbb részecske egy átlagos vagy átlagos közeli energiával rendelkezne, míg csupán néhány részecske bírna magasabb energiaállapottal. Mivel Schneider és csapata képes volt az atomokat egy természetellenesen magas energiaállapotban tartani, a gáz hőmérséklete az abszolút nulla feletti hőfokról néhány milliárdoddal nulla kelvin alá csökkent.
Ez első hallásra persze nem tűnik logikusnak: normális esetben, ha egy rendszerhez energiát adunk, annak megnő a hőmérséklete. Azonban Schneiderék egzotikus, mesterséges rendszere úgy készült, hogy csak egy bizonyos mennyiségű energiát legyen képes befogadni – az ezt meghaladó energia tulajdonképpen a rendszer entrópiájának csökkenését okozza, ami pedig a negatív hőmérsékletet.
Ez eddig jól hangzik, azonban itt jön be a már kezdetben zárójelesen megjegyzett “nem is” – ugyanis a Kelvin-skálán semmi sem lehet hidegebb az abszolút nullánál, hiszen ez az elméleti hőmérséklet arra az esetre van fenntartva, ha a részecskéknek egyáltalán nincs energiája.
Ezzel szemben ebben az esetben éppen arról van szó, hogy “túl sok” az energia, vagyis a nulla kelvinnél milliárdoddal “hidegebb” rendszer valójában a lehető legforróbb – forróbb, mint ugyanazon rendszer bármely pozitív előjelű hőmérséklete. Schneider magyarázata szerint ez a “feje tetejére állítás” annak köszönhető, ahogy az abszolút hőmérsékletet definiálják. “A hőmérsékleti skála nem folytatódik a végtelenbe, hanem idővel átugrik a negatív értékekre.“
Hogy mire jó mindez? Nos, gyakorlati haszna egyelőre nincsen, viszont a módszerrel lehetőség nyílik további egzotikus, magas energiájú rendszerek kutatására, melyek pozitív hőmérsékleten összeomlanának, azonban az abszolút nulla alatt stabilak maradnak. A tudósok (korábbi) elméletei szerint az ilyen anyagok furcsa tulajdonságokkal bírhatnak – például fittyet hánynak a gravitációra -, s az ez irányú kutatás végső soron a sötét energiának nevezett kozmikus erő jobb megértését is szolgálhatja.
