સંપૂર્ણ માઈનસ. એ

બ્રહ્માંડના તમામ પદાર્થો સહિત કોઈપણ ભૌતિક શરીરનું લઘુત્તમ તાપમાન અથવા તેની મર્યાદા હોય છે. કોઈપણ તાપમાન સ્કેલના પ્રારંભિક બિંદુને સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાનના મૂલ્ય તરીકે ગણવામાં આવે છે. પરંતુ આ માત્ર સિદ્ધાંતમાં છે. અણુઓ અને પરમાણુઓની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ, જે આ સમયે તેમની ઊર્જા છોડી દે છે, વ્યવહારમાં હજુ સુધી બંધ કરવામાં આવી નથી.

સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાન સુધી પહોંચી શકાતું નથી તેનું આ મુખ્ય કારણ છે. આ પ્રક્રિયાના પરિણામો વિશે હજુ પણ ચર્ચાઓ ચાલી રહી છે. થર્મોડાયનેમિક્સના દૃષ્ટિકોણથી, આ મર્યાદા અપ્રાપ્ય છે, કારણ કે અણુઓ અને પરમાણુઓની થર્મલ હિલચાલ સંપૂર્ણપણે બંધ થઈ જાય છે, અને સ્ફટિક જાળી રચાય છે.

ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રતિનિધિઓ નિરપેક્ષ શૂન્ય તાપમાને લઘુત્તમ શૂન્ય ઓસિલેશનની હાજરીની કલ્પના કરે છે.

સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાનનું મૂલ્ય શું છે અને તે શા માટે પ્રાપ્ત કરી શકાતું નથી

વજન અને માપ પરની સામાન્ય પરિષદમાં, તાપમાન સૂચકાંકો નક્કી કરતા ઉપકરણોને માપવા માટે પ્રથમ વખત સંદર્ભ અથવા સંદર્ભ બિંદુની સ્થાપના કરવામાં આવી હતી.

હાલમાં, ઈન્ટરનેશનલ સિસ્ટમ ઓફ યુનિટ્સમાં, સેલ્સિયસ સ્કેલ માટેનો સંદર્ભ બિંદુ ઠંડક માટે 0°C અને ઉકળવા માટે 100°C છે, સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાનનું મૂલ્ય −273.15°C જેટલું છે.

સમાન ઇન્ટરનેશનલ સિસ્ટમ ઑફ યુનિટ્સ અનુસાર કેલ્વિન સ્કેલ પર તાપમાનના મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરીને, 99.975 ° સેના સંદર્ભ મૂલ્ય પર પાણીનું ઉકાળવું થશે, સંપૂર્ણ શૂન્ય 0 ની બરાબર છે. ફેરનહીટ સ્કેલ પર સૂચક -459.67 ડિગ્રીને અનુરૂપ છે. .

પરંતુ, જો આ ડેટા મેળવવામાં આવે છે, તો પછી વ્યવહારમાં સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાન પ્રાપ્ત કરવું કેમ અશક્ય છે? સરખામણી માટે, આપણે પ્રકાશની જાણીતી ઝડપ લઈ શકીએ છીએ, જે 1,079,252,848.8 km/h ના સ્થિર ભૌતિક મૂલ્યની બરાબર છે.

જો કે, વ્યવહારમાં આ મૂલ્ય પ્રાપ્ત કરી શકાતું નથી. તે ટ્રાન્સમિશન તરંગલંબાઇ, પરિસ્થિતિઓ અને કણો દ્વારા મોટી માત્રામાં ઊર્જાના જરૂરી શોષણ પર આધારિત છે. નિરપેક્ષ શૂન્ય તાપમાનનું મૂલ્ય મેળવવા માટે, ઊર્જાનું મોટું આઉટપુટ અને તેને અણુઓ અને પરમાણુઓમાં પ્રવેશતા અટકાવવા માટે તેના સ્ત્રોતોની ગેરહાજરી જરૂરી છે.

પરંતુ સંપૂર્ણ શૂન્યાવકાશની સ્થિતિમાં પણ, વૈજ્ઞાનિકો પ્રકાશની ગતિ અથવા સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાન મેળવવામાં અસમર્થ હતા.

શા માટે લગભગ શૂન્ય તાપમાન સુધી પહોંચવું શક્ય છે, પરંતુ સંપૂર્ણ શૂન્ય નથી?

જ્યારે વિજ્ઞાન નિરપેક્ષ શૂન્યના અત્યંત નીચા તાપમાનને હાંસલ કરવાની નજીક આવી શકે ત્યારે શું થશે તે માત્ર થર્મોડાયનેમિક્સ અને ક્વોન્ટમ ફિઝિક્સના સિદ્ધાંતમાં જ રહે છે. શું કારણ છે કે વ્યવહારમાં સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાન પ્રાપ્ત કરી શકાતું નથી.

મહત્તમ ઉર્જા નુકશાનને કારણે પદાર્થને સૌથી નીચી મર્યાદા સુધી ઠંડુ કરવાના તમામ જાણીતા પ્રયાસો એ હકીકત તરફ દોરી ગયા કે પદાર્થની ગરમીની ક્ષમતા પણ ન્યૂનતમ મૂલ્ય સુધી પહોંચી ગઈ. પરમાણુઓ હવે બાકી રહેલી ઉર્જાનો ત્યાગ કરવામાં સક્ષમ ન હતા. પરિણામે, ઠંડકની પ્રક્રિયા સંપૂર્ણ શૂન્ય સુધી પહોંચ્યા વિના બંધ થઈ ગઈ.

નિરપેક્ષ શૂન્ય તાપમાનની નજીકની પરિસ્થિતિઓમાં ધાતુઓની વર્તણૂકનો અભ્યાસ કરતી વખતે, વૈજ્ઞાનિકોએ શોધી કાઢ્યું કે તાપમાનમાં મહત્તમ ઘટાડો પ્રતિકારના નુકશાનને ઉત્તેજિત કરે છે.

પરંતુ અણુઓ અને પરમાણુઓની હિલચાલ બંધ થવાથી માત્ર એક સ્ફટિક જાળીની રચના થઈ, જેના દ્વારા પસાર થતા ઈલેક્ટ્રોન્સ તેમની ઊર્જાનો ભાગ સ્થિર અણુઓમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે. ફરીથી, સંપૂર્ણ શૂન્ય સુધી પહોંચવું શક્ય ન હતું.

2003માં, તાપમાન નિરપેક્ષ શૂન્યથી 1°C ઓછું માત્ર અડધો અબજમું હતું. નાસાના સંશોધકોએ પ્રયોગો કરવા માટે Na પરમાણુનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જે હંમેશા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં રહે છે અને તેની ઊર્જા છોડી દે છે.

સૌથી નજીકની સિદ્ધિ યેલ યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા પ્રાપ્ત થઈ હતી, જેમણે 2014 માં 0.0025 કેલ્વિનનો આંકડો હાંસલ કર્યો હતો. પરિણામી સંયોજન, સ્ટ્રોન્ટીયમ મોનોફ્લોરાઇડ (SrF), માત્ર 2.5 સેકન્ડ ચાલ્યું. અને અંતે તે હજુ પણ અણુઓમાં વિઘટન થયું.

શું તમે ક્યારેય વિચાર્યું છે કે તાપમાન કેટલું ઓછું હોઈ શકે? સંપૂર્ણ શૂન્ય શું છે? શું માનવતા ક્યારેય તેને પ્રાપ્ત કરી શકશે અને આવી શોધ પછી કઈ તકો ખુલશે? આ અને અન્ય સમાન પ્રશ્નો ઘણા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ અને ફક્ત વિચિત્ર લોકોના મનમાં લાંબા સમયથી કબજો કરે છે.

સંપૂર્ણ શૂન્ય શું છે

જો તમને બાળપણથી ભૌતિકશાસ્ત્ર ન ગમ્યું હોય, તો પણ તમે તાપમાનના ખ્યાલથી કદાચ પરિચિત છો. પરમાણુ ગતિના સિદ્ધાંતને આભારી, હવે આપણે જાણીએ છીએ કે તેની અને પરમાણુઓ અને અણુઓની હિલચાલ વચ્ચે ચોક્કસ સ્થિર જોડાણ છે: કોઈપણ ભૌતિક શરીરનું તાપમાન જેટલું ઊંચું હોય છે, તેના પરમાણુ ઝડપથી આગળ વધે છે અને તેનાથી વિપરીત. પ્રશ્ન ઊભો થાય છે: "શું એવી કોઈ નીચી મર્યાદા છે કે જેના પર પ્રાથમિક કણો સ્થિર થઈ જશે?" વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે આ સૈદ્ધાંતિક રીતે શક્ય છે; થર્મોમીટર -273.15 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર હશે. આ મૂલ્યને સંપૂર્ણ શૂન્ય કહેવામાં આવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આ લઘુત્તમ સંભવિત મર્યાદા છે જેમાં ભૌતિક શરીરને ઠંડુ કરી શકાય છે. ત્યાં એક સંપૂર્ણ તાપમાન સ્કેલ (કેલ્વિન સ્કેલ) પણ છે, જેમાં સંપૂર્ણ શૂન્ય એ સંદર્ભ બિંદુ છે, અને સ્કેલનો એક વિભાગ એક ડિગ્રી સમાન છે. વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિકો આ મૂલ્ય હાંસલ કરવા માટે કામ કરવાનું બંધ કરતા નથી, કારણ કે આ માનવતા માટે પ્રચંડ સંભાવનાઓનું વચન આપે છે.

શા માટે આ એટલું મહત્વનું છે

અત્યંત નીચું અને અત્યંત ઊંચું તાપમાન સુપરફ્લુડિટી અને સુપરકન્ડક્ટિવિટીની વિભાવનાઓ સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે. સુપરકન્ડક્ટર્સમાં વિદ્યુત પ્રતિકારના અદ્રશ્ય થવાથી અકલ્પનીય કાર્યક્ષમતા મૂલ્યો પ્રાપ્ત કરવાનું અને કોઈપણ ઊર્જા નુકસાનને દૂર કરવાનું શક્ય બનશે. જો આપણે એવો રસ્તો શોધી શકીએ જે આપણને મુક્તપણે "સંપૂર્ણ શૂન્ય" ના મૂલ્ય સુધી પહોંચવા દે, તો માનવતાની ઘણી સમસ્યાઓ હલ થઈ જશે. રેલની ઉપર ફરતી ટ્રેનો, હળવા અને નાના એન્જિન, ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને જનરેટર, ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા મેગ્નેટોએન્સફાલોગ્રાફી, ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળી ઘડિયાળો - આ સુપરકન્ડક્ટિવિટી આપણા જીવનમાં શું લાવી શકે છે તેના થોડા ઉદાહરણો છે.

નવીનતમ વૈજ્ઞાનિક એડવાન્સિસ

સપ્ટેમ્બર 2003માં, MIT અને NASA ના સંશોધકો સોડિયમ ગેસને રેકોર્ડ નીચા સ્તરે ઠંડુ કરવામાં સક્ષમ હતા. પ્રયોગ દરમિયાન, તેઓ ફિનિશ લાઇન (સંપૂર્ણ શૂન્ય) થી માત્ર અડધા અબજમાં એક ડિગ્રી ટૂંકા હતા. પરીક્ષણો દરમિયાન, સોડિયમ સતત ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં હતું, જે તેને કન્ટેનરની દિવાલોને સ્પર્શતું અટકાવતું હતું. જો તાપમાનના અવરોધને દૂર કરવાનું શક્ય હતું, તો ગેસમાં પરમાણુ ગતિ સંપૂર્ણપણે બંધ થઈ જશે, કારણ કે આવી ઠંડક સોડિયમમાંથી બધી ઊર્જા બહાર કાઢશે. સંશોધકોએ એક તકનીકનો ઉપયોગ કર્યો હતો જેના લેખક (વોલ્ફગેંગ કેટરલે)ને 2001 માં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર મળ્યો હતો. પરીક્ષણોમાં મુખ્ય મુદ્દો બોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેશનની ગેસ પ્રક્રિયાઓ હતી. દરમિયાન, કોઈએ હજુ સુધી થર્મોડાયનેમિક્સના ત્રીજા નિયમને રદ કર્યો નથી, જે મુજબ સંપૂર્ણ શૂન્ય માત્ર એક અદમ્ય નથી, પણ એક અપ્રાપ્ય મૂલ્ય પણ છે. વધુમાં, હેઈઝનબર્ગ અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત લાગુ પડે છે, અને અણુઓ તેમના ટ્રેકમાં મૃત્યુને રોકી શકતા નથી. આમ, અત્યારે, સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાન વિજ્ઞાન માટે અપ્રાપ્ય રહ્યું છે, જો કે વૈજ્ઞાનિકો તેને નજીવા અંતર સુધી પહોંચી શક્યા છે.

સંપૂર્ણ તાપમાન શૂન્ય શૂન્યથી નીચે 273.15 ડિગ્રી સેલ્સિયસ, શૂન્ય ફેરનહીટથી 459.67 નીચે અનુલક્ષે છે. કેલ્વિન તાપમાન સ્કેલ માટે, આ તાપમાન પોતે જ શૂન્ય ચિહ્ન છે.

સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાનનો સાર

નિરપેક્ષ શૂન્યનો ખ્યાલ તાપમાનના ખૂબ જ સારમાંથી આવે છે. કોઈપણ શરીર કે જે દરમિયાન બાહ્ય વાતાવરણમાં પ્રકાશિત થાય છે. તે જ સમયે, શરીરનું તાપમાન ઘટે છે, એટલે કે. ઓછી ઊર્જા રહે છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, આ પ્રક્રિયા ત્યાં સુધી ચાલુ રહી શકે છે જ્યાં સુધી ઊર્જાની માત્રા એટલી ન્યૂનતમ ન પહોંચે કે શરીર તેને આપી શકશે નહીં.
આવા વિચારના દૂરના હાર્બિંગર પહેલેથી જ એમ.વી. લોમોનોસોવમાં મળી શકે છે. મહાન રશિયન વૈજ્ઞાનિકે "રોટરી" ચળવળ દ્વારા ગરમી સમજાવી. પરિણામે, ઠંડકની મહત્તમ ડિગ્રી એ આવી હિલચાલનો સંપૂર્ણ બંધ છે.

આધુનિક વિભાવનાઓ અનુસાર, સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાન એ છે કે જ્યાં પરમાણુઓ પાસે સૌથી ઓછું શક્ય ઉર્જા સ્તર હોય છે. ઓછી ઊર્જા સાથે, એટલે કે. નીચા તાપમાને, કોઈ ભૌતિક શરીર અસ્તિત્વમાં નથી.

સિદ્ધાંત અને વ્યવહાર

સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાન એ એક સૈદ્ધાંતિક ખ્યાલ છે; તેને વ્યવહારમાં પ્રાપ્ત કરવું અશક્ય છે, સૌથી વધુ આધુનિક સાધનો સાથેની વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગશાળાઓમાં પણ. પરંતુ વૈજ્ઞાનિકો પદાર્થને ખૂબ જ નીચા તાપમાને ઠંડુ કરવા માટે વ્યવસ્થા કરે છે, જે સંપૂર્ણ શૂન્યની નજીક છે.

આવા તાપમાને, પદાર્થો અદ્ભુત ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરે છે જે સામાન્ય સંજોગોમાં તેમની પાસે હોઈ શકતા નથી. બુધ, જેને "જીવંત ચાંદી" કહેવામાં આવે છે કારણ કે તે પ્રવાહીની નજીકની સ્થિતિમાં છે, આ તાપમાને ઘન બને છે - તે બિંદુ સુધી કે તેનો ઉપયોગ નખ ચલાવવા માટે થઈ શકે છે. કેટલીક ધાતુઓ કાચની જેમ બરડ બની જાય છે. રબર એટલું જ સખત બને છે. જો તમે નિરપેક્ષ શૂન્યની નજીકના તાપમાને હથોડા વડે રબરની વસ્તુને મારશો, તો તે કાચની જેમ તૂટી જશે.

ગુણધર્મોમાં આ પરિવર્તન ગરમીની પ્રકૃતિ સાથે પણ સંકળાયેલું છે. ભૌતિક શરીરનું તાપમાન જેટલું ઊંચું હોય છે, પરમાણુઓ વધુ તીવ્ર અને અસ્તવ્યસ્ત થાય છે. જેમ જેમ તાપમાન ઘટે છે તેમ, ચળવળ ઓછી તીવ્ર બને છે અને માળખું વધુ વ્યવસ્થિત બને છે. તેથી વાયુ પ્રવાહી બને છે, અને પ્રવાહી ઘન બને છે. ઓર્ડરનું અંતિમ સ્તર ક્રિસ્ટલ માળખું છે. અતિ-નીચા તાપમાને, સામાન્ય રીતે આકારહીન રહે તેવા પદાર્થો પણ, જેમ કે રબર, તેને પ્રાપ્ત કરે છે.

રસપ્રદ ઘટના ધાતુઓ સાથે પણ થાય છે. સ્ફટિક જાળીના અણુઓ ઓછા કંપનવિસ્તાર સાથે વાઇબ્રેટ થાય છે, ઇલેક્ટ્રોન સ્કેટરિંગ ઘટે છે, અને તેથી વિદ્યુત પ્રતિકાર ઘટે છે. મેટલ સુપરકન્ડક્ટિવિટી મેળવે છે, જેનો વ્યવહારુ ઉપયોગ ખૂબ જ આકર્ષક લાગે છે, જોકે હાંસલ કરવું મુશ્કેલ છે.

સ્ત્રોતો:

• Livanova A. નીચા તાપમાન, સંપૂર્ણ શૂન્ય અને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ

શરીર- આ ભૌતિકશાસ્ત્રની મૂળભૂત વિભાવનાઓમાંની એક છે, જેનો અર્થ છે પદાર્થ અથવા પદાર્થના અસ્તિત્વનું સ્વરૂપ. આ એક ભૌતિક પદાર્થ છે જે વોલ્યુમ અને સમૂહ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, કેટલીકવાર અન્ય પરિમાણો દ્વારા પણ. ભૌતિક શરીર સ્પષ્ટપણે અન્ય શરીરોથી સીમા દ્વારા અલગ થયેલ છે. ત્યાં ઘણા વિશિષ્ટ પ્રકારના ભૌતિક શરીર છે; તેમની સૂચિને વર્ગીકરણ તરીકે સમજવી જોઈએ નહીં.

મિકેનિક્સમાં, ભૌતિક શરીરને મોટાભાગે ભૌતિક બિંદુ તરીકે સમજવામાં આવે છે. આ એક પ્રકારનું અમૂર્તતા છે, જેની મુખ્ય મિલકત એ હકીકત છે કે ચોક્કસ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે શરીરના વાસ્તવિક પરિમાણોની અવગણના કરી શકાય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, મટીરીયલ પોઈન્ટ એ ખૂબ જ ચોક્કસ શરીર છે જેમાં પરિમાણો, આકાર અને અન્ય સમાન લાક્ષણિકતાઓ હોય છે, પરંતુ હાલની સમસ્યાને ઉકેલવા માટે તે મહત્વપૂર્ણ નથી. ઉદાહરણ તરીકે, જો તમારે પાથના ચોક્કસ વિભાગ પર ઑબ્જેક્ટની ગણતરી કરવાની જરૂર હોય, તો તમે સમસ્યા હલ કરતી વખતે તેની લંબાઈને સંપૂર્ણપણે અવગણી શકો છો. મિકેનિક્સ દ્વારા ગણવામાં આવતા ભૌતિક શરીરનો બીજો પ્રકાર એ એકદમ કઠોર શરીર છે. આવા શરીરની મિકેનિક્સ સામગ્રી બિંદુના મિકેનિક્સ જેવી જ છે, પરંતુ તે ઉપરાંત તેમાં અન્ય ગુણધર્મો પણ છે. એકદમ કઠોર શરીરમાં પોઈન્ટનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ ન તો તેમની વચ્ચેનું અંતર અને ન તો બોડીને આધિન હોય તેવા લોડ હેઠળ સામૂહિક ફેરફારોનું વિતરણ. આનો અર્થ એ છે કે તે વિકૃત થઈ શકતું નથી. એકદમ કઠોર શરીરની સ્થિતિ નક્કી કરવા માટે, તેની સાથે જોડાયેલ સંકલન પ્રણાલીને સ્પષ્ટ કરવા માટે તે પૂરતું છે, સામાન્ય રીતે કાર્ટેશિયન. મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, સમૂહનું કેન્દ્ર એ સંકલન પ્રણાલીનું કેન્દ્ર પણ છે. ત્યાં કોઈ એકદમ કઠોર શરીર નથી, પરંતુ ઘણી સમસ્યાઓના નિરાકરણ માટે આવા અમૂર્તતા ખૂબ અનુકૂળ છે, જો કે તે સાપેક્ષ મિકેનિક્સમાં માનવામાં આવતું નથી, કારણ કે હલનચલન સાથે જેની ગતિ પ્રકાશની ગતિ સાથે તુલનાત્મક છે, આ મોડેલ આંતરિક વિરોધાભાસ દર્શાવે છે. એકદમ કઠોર શરીરની વિરુદ્ધ એક વિકૃત શરીર છે,

જ્યારે હવામાન અહેવાલ શૂન્યની નજીક તાપમાનની આગાહી કરે છે, ત્યારે તમારે સ્કેટિંગ રિંક પર જવું જોઈએ નહીં: બરફ પીગળી જશે. બરફના ગલન તાપમાનને શૂન્ય ડિગ્રી સેલ્સિયસ માનવામાં આવે છે, જે સૌથી સામાન્ય તાપમાન માપ છે.
અમે નકારાત્મક ડિગ્રી સેલ્સિયસ સ્કેલ - ડિગ્રીથી ખૂબ જ પરિચિત છીએ<ниже нуля>, ઠંડીની ડિગ્રી. પૃથ્વી પર સૌથી ઓછું તાપમાન એન્ટાર્કટિકામાં નોંધાયું હતું: -88.3 °C. પૃથ્વીની બહાર પણ નીચું તાપમાન શક્ય છે: ચંદ્રની મધ્યરાત્રિએ ચંદ્રની સપાટી પર તે -160 ° સે સુધી પહોંચી શકે છે.
પરંતુ મનસ્વી રીતે નીચું તાપમાન ક્યાંય અસ્તિત્વમાં નથી.
અત્યંત નીચું તાપમાન - સંપૂર્ણ શૂન્ય - સેલ્સિયસ સ્કેલ પર - 273.16° ને અનુરૂપ છે.
સંપૂર્ણ તાપમાન સ્કેલ, કેલ્વિન સ્કેલ, સંપૂર્ણ શૂન્યમાંથી ઉદ્દભવે છે. બરફ 273.16° કેલ્વિન પર પીગળે છે, અને પાણી 373.16° K પર ઉકળે છે. આમ, ડિગ્રી K ડિગ્રી સે.ની બરાબર છે. પરંતુ કેલ્વિન સ્કેલ પર, તમામ તાપમાન હકારાત્મક છે.
ગરમી એ પદાર્થના અણુઓ અને અણુઓની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ છે. જ્યારે પદાર્થ ઠંડુ થાય છે, ત્યારે તેમાંથી થર્મલ ઊર્જા દૂર થાય છે, અને કણોની રેન્ડમ હિલચાલ નબળી પડી જાય છે. આખરે, મજબૂત ઠંડક સાથે, થર્મલ<пляска>કણો લગભગ સંપૂર્ણપણે અટકે છે. અણુઓ અને પરમાણુઓ સંપૂર્ણ શૂન્ય ગણાતા તાપમાને સંપૂર્ણપણે સ્થિર થઈ જશે.

ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના સિદ્ધાંતો અનુસાર, સંપૂર્ણ શૂન્ય પર તે કણોની થર્મલ ગતિ હશે જે બંધ થઈ જશે, પરંતુ કણો પોતે સ્થિર થશે નહીં, કારણ કે તેઓ સંપૂર્ણ આરામ પર હોઈ શકતા નથી. આમ, સંપૂર્ણ શૂન્ય પર, કણોએ હજુ પણ અમુક પ્રકારની ગતિ જાળવી રાખવી જોઈએ, જેને શૂન્ય ગતિ કહેવાય છે.<идти медленнее, чем стоять на месте>.

જો કે, પદાર્થને નિરપેક્ષ શૂન્યથી નીચેના તાપમાને ઠંડું કરવું એ એક વિચાર જેટલો અર્થહીન છે, કહો કે, હેતુ
તદુપરાંત, ચોક્કસ નિરપેક્ષ શૂન્ય પ્રાપ્ત કરવું પણ લગભગ અશક્ય છે. તમે ફક્ત તેની નજીક જઈ શકો છો. કારણ કે કોઈ પણ રીતે તમે પદાર્થમાંથી સંપૂર્ણ થર્મલ ઉર્જા દૂર કરી શકતા નથી. કેટલીક થર્મલ ઉર્જા સૌથી ઊંડા ઠંડક પર રહે છે.
તમે અલ્ટ્રા-નીચા તાપમાન કેવી રીતે પ્રાપ્ત કરશો?
પદાર્થને ઠંડું કરવું તેને ગરમ કરવા કરતાં વધુ મુશ્કેલ છે. સ્ટોવ અને રેફ્રિજરેટરની ડિઝાઇનની સરખામણીથી પણ આ જોઈ શકાય છે.
મોટાભાગના ઘરગથ્થુ અને ઔદ્યોગિક રેફ્રિજરેટર્સમાં, ખાસ પ્રવાહી - ફ્રીઓનના બાષ્પીભવનને કારણે ગરમી દૂર કરવામાં આવે છે, જે મેટલ ટ્યુબ દ્વારા ફરે છે. રહસ્ય એ છે કે ફ્રીઓન માત્ર પૂરતા પ્રમાણમાં નીચા તાપમાને પ્રવાહી સ્થિતિમાં રહી શકે છે. રેફ્રિજરેટરના કમ્પાર્ટમેન્ટમાં, ચેમ્બરની ગરમીને કારણે, તે ગરમ થાય છે અને ઉકળે છે, વરાળમાં ફેરવાય છે. પરંતુ વરાળ કોમ્પ્રેસર દ્વારા સંકુચિત થાય છે, લિક્વિફાઇડ થાય છે અને બાષ્પીભવકમાં પ્રવેશ કરે છે, બાષ્પીભવન કરાયેલ ફ્રીઓનની ખોટને ફરી ભરે છે. કોમ્પ્રેસરને ચલાવવા માટે ઉર્જાનો વપરાશ થાય છે.
ઠંડા ઠંડકના ઉપકરણોમાં, ઠંડા વાહક એ અલ્ટ્રા-કોલ્ડ પ્રવાહી છે - પ્રવાહી હિલીયમ. રંગહીન, પ્રકાશ (પાણી કરતાં 8 ગણું હળવા), તે વાતાવરણીય દબાણ હેઠળ 4.2°K પર અને વેક્યૂમમાં 0.7°K પર ઉકળે છે. હિલીયમના પ્રકાશ આઇસોટોપ દ્વારા પણ નીચું તાપમાન આપવામાં આવે છે: 0.3°K.
પરિણામી પ્રવાહી હિલીયમ ખાસ થર્મોસિસ - દેવાર ફ્લાસ્કમાં સંગ્રહિત થાય છે.
આ ખૂબ જ ઠંડા પ્રવાહીની કિંમત (એકમાત્ર જે સંપૂર્ણ શૂન્ય પર સ્થિર થતી નથી) ખૂબ ઊંચી હોવાનું બહાર આવ્યું છે. તેમ છતાં, પ્રવાહી હિલીયમનો ઉપયોગ આ દિવસોમાં માત્ર વિજ્ઞાનમાં જ નહીં, પરંતુ વિવિધ તકનીકી ઉપકરણોમાં પણ વધુ અને વધુ વ્યાપકપણે થાય છે.

સૌથી નીચું તાપમાન અલગ રીતે પ્રાપ્ત થયું હતું. તે તારણ આપે છે કે કેટલાક ક્ષારના પરમાણુઓ, ઉદાહરણ તરીકે પોટેશિયમ ક્રોમિયમ એલમ, બળની ચુંબકીય રેખાઓ સાથે ફેરવી શકે છે. આ મીઠું પ્રવાહી હિલીયમ સાથે 1°K સુધી ઠંડું કરીને મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, પરમાણુઓ બળની રેખાઓ સાથે ફરે છે, અને પ્રકાશિત ગરમી પ્રવાહી હિલીયમ દ્વારા લેવામાં આવે છે. પછી ચુંબકીય ક્ષેત્ર અચાનક દૂર થઈ જાય છે, પરમાણુઓ ફરીથી જુદી જુદી દિશામાં વળે છે, અને ખર્ચવામાં આવે છે.
આ કાર્ય મીઠુંને વધુ ઠંડક તરફ દોરી જાય છે. આ રીતે આપણે 0.001° K નું તાપમાન મેળવ્યું. સૈદ્ધાંતિક રીતે સમાન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, અન્ય પદાર્થોનો ઉપયોગ કરીને, આપણે તેનાથી પણ ઓછું તાપમાન મેળવી શકીએ છીએ.

પૃથ્વી પર અત્યાર સુધીનું સૌથી ઓછું તાપમાન 0.00001° K છે.

સુપરફ્લુડિટી

પ્રવાહી હિલીયમના સ્નાનમાં અતિ-નીચા તાપમાને થીજી ગયેલો પદાર્થ નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે. રબર બરડ બની જાય છે, સીસું સ્ટીલ અને સ્થિતિસ્થાપક જેવું કઠણ બને છે, ઘણા બધા એલોય શક્તિ વધારે છે.
લિક્વિડ હિલીયમ પોતે જ વિલક્ષણ રીતે વર્તે છે. 2.2° K થી નીચેના તાપમાને, તે સામાન્ય પ્રવાહી માટે અભૂતપૂર્વ ગુણધર્મ મેળવે છે - અતિપ્રવાહીતા: તેમાંથી કેટલાક સંપૂર્ણપણે સ્નિગ્ધતા ગુમાવે છે અને કોઈપણ ઘર્ષણ વિના સાંકડી તિરાડોમાંથી વહે છે.
આ ઘટનાની શોધ 1937 માં સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્રી વિદ્વાન પી. જેઆઈ દ્વારા કરવામાં આવી હતી.
Kapitsa, પછી એકેડેમિશિયન JI દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું હતું. ડી. લેન્ડૌ.

તે તારણ આપે છે કે અલ્ટ્રા-નીચા તાપમાને દ્રવ્યની વર્તણૂકના ક્વોન્ટમ કાયદાઓ નોંધપાત્ર અસર કરવાનું શરૂ કરે છે. આમાંના એક કાયદાની આવશ્યકતા મુજબ, ઉર્જા માત્ર સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત ભાગો - ક્વોન્ટામાં શરીરમાંથી શરીરમાં સ્થાનાંતરિત થઈ શકે છે. પ્રવાહી હિલીયમમાં એટલી ઓછી ઉષ્માની માત્રા છે કે તે બધા અણુઓ માટે પૂરતી નથી. હીટ ક્વોન્ટા વિનાના પ્રવાહીનો ભાગ રહે છે, જેમ કે તે સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાને હતો; આ ભાગમાં (તેને હિલીયમ-એચ કહેવામાં આવતું હતું) સુપરફ્લુડિટી ધરાવે છે. જેમ જેમ તાપમાન ઘટે છે તેમ, હિલીયમ-પી વધુ ને વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં બનતું જાય છે અને સંપૂર્ણ શૂન્ય પર તમામ હિલીયમ હિલીયમ-એચમાં ફેરવાઈ જાય છે.

નિરપેક્ષ શૂન્યની નજીક, કેટલીક સામગ્રીના વિદ્યુત ગુણધર્મોમાં અત્યંત રસપ્રદ ફેરફારો થાય છે.
1911 માં, ડચ ભૌતિકશાસ્ત્રી કેમરલિંગ ઓનેસે એક અણધારી શોધ કરી: તે બહાર આવ્યું કે 4.12 ° K તાપમાને, પારામાં વિદ્યુત પ્રતિકાર સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જાય છે. બુધ સુપરકન્ડક્ટર બને છે.
સુપરકન્ડક્ટિંગ રિંગમાં પ્રેરિત ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઝાંખું થતું નથી અને લગભગ કાયમ માટે વહી શકે છે.<гроб Магомета>આવી રીંગની ઉપર, એક સુપરકન્ડક્ટીંગ બોલ હવામાં તરતા રહેશે અને પરીકથાની જેમ પડશે નહીં.
, કારણ કે તેની ગુરુત્વાકર્ષણ રિંગ અને બોલ વચ્ચેના ચુંબકીય વિકાર દ્વારા વળતર આપવામાં આવે છે. છેવટે, રિંગમાં સતત પ્રવાહ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવશે, અને તે, બદલામાં, બોલમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અને તેની સાથે વિપરીત નિર્દેશિત ચુંબકીય ક્ષેત્રને પ્રેરિત કરશે.
પારો ઉપરાંત, ટીન, સીસું, જસત અને એલ્યુમિનિયમ સંપૂર્ણ શૂન્યની નજીક સુપરકન્ડક્ટિવિટી ધરાવે છે. આ ગુણધર્મ 23 તત્વો અને સો કરતાં વધુ વિવિધ એલોય અને અન્ય રાસાયણિક સંયોજનોમાં જોવા મળે છે.
જે તાપમાન પર સુપરકન્ડક્ટિવિટી દેખાય છે (જટિલ તાપમાન) એકદમ વિશાળ શ્રેણીને આવરી લે છે - 0.35° K (હેફનીયમ) થી 18° K (નીઓબિયમ-ટીન એલોય).
સુપરકન્ડક્ટિવિટીની ઘટના, જેમ કે સુપર-
પ્રવાહીતાનો વિગતવાર અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. સામગ્રીની આંતરિક રચના અને બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર પર નિર્ણાયક તાપમાનની નિર્ભરતા મળી આવી હતી.

સુપરકન્ડક્ટિવિટીનો ઊંડો સિદ્ધાંત વિકસાવવામાં આવ્યો હતો (સોવિયેત વૈજ્ઞાનિક એકેડેમિશિયન એન. એન. બોગોલ્યુબોવ દ્વારા મહત્વપૂર્ણ યોગદાન આપવામાં આવ્યું હતું).<танцуя>આ વિરોધાભાસી ઘટનાનો સાર ફરીથી શુદ્ધ ક્વોન્ટમ છે. અલ્ટ્રા લો તાપમાને, ઈલેક્ટ્રોન અંદર<прутьями решетки>સુપરકન્ડક્ટર્સ જોડી પ્રમાણે બંધાયેલા કણોની એક સિસ્ટમ બનાવે છે જે ક્રિસ્ટલ જાળીને ઉર્જા આપી શકતા નથી અથવા તેને ગરમ કરવા પર ઊર્જા ક્વોન્ટાને કચરો આપી શકતા નથી. ઇલેક્ટ્રોનની જોડી જાણે કે ફરે છે
, વચ્ચે
- આયનો અને તેમને અથડામણ અને ઊર્જા સ્થાનાંતરણ વિના બાયપાસ કરે છે.
ટેક્નોલોજીમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટીનો વધુને વધુ ઉપયોગ થાય છે.<шумы>સાધનસામગ્રી ઇલેક્ટ્રોનિક કમ્પ્યુટિંગ ટેક્નોલોજીમાં, ઓછા-પાવર સુપરકન્ડક્ટિંગ સ્વીચો - ક્રાયોટ્રોન માટે એક ઉજ્જવળ ભવિષ્યનું વચન આપવામાં આવ્યું છે (જુઓ આર્ટ.<Пути электроники>).
ઉચ્ચ, વધુ સુલભ તાપમાનના પ્રદેશમાં આવા ઉપકરણોના સંચાલનને આગળ વધારવું કેટલું આકર્ષક હશે તેની કલ્પના કરવી મુશ્કેલ નથી. તાજેતરમાં, પોલિમર ફિલ્મ સુપરકન્ડક્ટર બનાવવાની આશા મળી છે. આવી સામગ્રીમાં વિદ્યુત વાહકતાની વિશિષ્ટ પ્રકૃતિ ઓરડાના તાપમાને પણ સુપરકન્ડક્ટિવિટી જાળવવાની તેજસ્વી તકનું વચન આપે છે. વૈજ્ઞાનિકો આ આશાને સાકાર કરવા માટે સતત માર્ગો શોધી રહ્યા છે.

તારાઓની ઊંડાઈમાં

અને હવે ચાલો વિશ્વની સૌથી ગરમ વસ્તુના ક્ષેત્રમાં જોઈએ - તારાઓની ઊંડાઈમાં. જ્યાં તાપમાન લાખો ડિગ્રી સુધી પહોંચી જાય છે.
તારાઓમાં અવ્યવસ્થિત થર્મલ ગતિ એટલી તીવ્ર છે કે સમગ્ર અણુઓ ત્યાં અસ્તિત્વમાં નથી: તેઓ અસંખ્ય અથડામણમાં નાશ પામે છે.
એક પદાર્થ જે ખૂબ ગરમ હોય છે તે ન તો નક્કર, ન પ્રવાહી, ન તો વાયુયુક્ત હોઈ શકે છે. તે પ્લાઝ્માની સ્થિતિમાં છે, એટલે કે વિદ્યુત ચાર્જનું મિશ્રણ<осколков>અણુ - અણુ ન્યુક્લી અને ઇલેક્ટ્રોન.
પ્લાઝ્મા એ પદાર્થની અનન્ય સ્થિતિ છે. તેના કણો વિદ્યુત રીતે ચાર્જ થતા હોવાથી, તે વિદ્યુત અને ચુંબકીય દળો પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે. તેથી, બે પરમાણુ ન્યુક્લી (તેઓ સકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે) ની નિકટતા એ એક દુર્લભ ઘટના છે. માત્ર ઉચ્ચ ઘનતા અને પ્રચંડ તાપમાને પરમાણુ ન્યુક્લી એકબીજા સાથે અથડાઈને એકબીજાની નજીક આવી શકે છે. પછી થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે - તારાઓ માટે ઊર્જાનો સ્ત્રોત.
આપણી સૌથી નજીકનો તારો, સૂર્ય, મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજન પ્લાઝ્મા ધરાવે છે, જે તારાના આંતરડામાં 10 મિલિયન ડિગ્રી સુધી ગરમ થાય છે. આવી પરિસ્થિતિઓમાં, ઝડપી હાઇડ્રોજન ન્યુક્લી - પ્રોટોનનો નજીકનો સામનો, જોકે દુર્લભ છે, થાય છે. કેટલીકવાર નજીક આવતા પ્રોટોન ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે: વિદ્યુત પ્રતિકૂળતા પર કાબુ મેળવીને, તેઓ આકર્ષણના વિશાળ પરમાણુ દળોની શક્તિમાં આવે છે, ઝડપથી<падают>એકબીજાની ટોચ પર અને મર્જ કરો. અહીં એક ત્વરિત પુનર્ગઠન થાય છે: બે પ્રોટોનને બદલે, એક ડ્યુટેરોન (ભારે હાઇડ્રોજન આઇસોટોપનું ન્યુક્લિયસ), પોઝિટ્રોન અને ન્યુટ્રિનો દેખાય છે. પ્રકાશિત ઊર્જા 0.46 મિલિયન ઇલેક્ટ્રોન વોલ્ટ (MeV) છે.
દરેક વ્યક્તિગત સૌર પ્રોટોન સરેરાશ દર 14 અબજ વર્ષમાં એકવાર આવી પ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશી શકે છે. પરંતુ પ્રકાશની ઊંડાઈમાં ઘણા પ્રોટોન છે કે અહીં અને ત્યાં આ અસંભવિત ઘટના બને છે - અને આપણો તારો તેની સમાન, ચમકતી જ્યોતથી બળે છે.
ડ્યુટેરોનનું સંશ્લેષણ એ સૌર થર્મોન્યુક્લિયર ટ્રાન્સફોર્મેશનનું માત્ર પ્રથમ પગલું છે.
નવજાત ડ્યુટેરોન ખૂબ જ જલ્દી (સરેરાશ 5.7 સેકન્ડ પછી) બીજા પ્રોટોન સાથે જોડાય છે. પ્રકાશ હિલીયમ ન્યુક્લિયસ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનનું ગામા ક્વોન્ટમ દેખાય છે. 5.48 MeV ઊર્જા છોડવામાં આવે છે.
છેવટે, સરેરાશ, દર મિલિયન વર્ષમાં એકવાર, બે હલકા હિલીયમ ન્યુક્લી એકરૂપ થઈ શકે છે અને ભેગા થઈ શકે છે. પછી સામાન્ય હિલીયમ (આલ્ફા કણ) નું ન્યુક્લિયસ બને છે અને બે પ્રોટોન વિભાજિત થાય છે. 12.85 MeV ઊર્જા છોડવામાં આવે છે.<конвейер>આ ત્રણ તબક્કા<сгорает>થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ માત્ર એક જ નથી.<золу>પરમાણુ પરિવર્તનની બીજી સાંકળ છે, ઝડપી. કાર્બન અને નાઇટ્રોજનના અણુ ન્યુક્લી તેમાં ભાગ લે છે (વપરાશ કર્યા વિના). પરંતુ બંને વિકલ્પોમાં, આલ્ફા કણો હાઇડ્રોજન ન્યુક્લીમાંથી સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. અલંકારિક રીતે કહીએ તો, સૂર્યનું હાઇડ્રોજન પ્લાઝ્મા
માં ફેરવાઈ રહ્યું છે<худеет>- હિલીયમ પ્લાઝ્મા. અને હિલીયમ પ્લાઝ્માના પ્રત્યેક ગ્રામના સંશ્લેષણ દરમિયાન, 175 હજાર kWh ઊર્જા મુક્ત થાય છે. એક વિશાળ સંખ્યા!<горючего>દર સેકન્ડે સૂર્ય 4,1033 ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે, જેનાથી વજનમાં 4,1012 ગ્રામ (4 મિલિયન ટન) દ્રવ્ય ઘટે છે. પરંતુ સૂર્યનું કુલ દળ 2,1027 ટન છે આનો અર્થ એ છે કે એક મિલિયન વર્ષોમાં, કિરણોત્સર્ગને કારણે સૂર્ય
તેના જથ્થાનો માત્ર દસ-મિલિયનમો ભાગ. આ આંકડાઓ થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓની અસરકારકતા અને સૌર ઊર્જાના વિશાળ કેલરીફિક મૂલ્યને છટાદાર રીતે દર્શાવે છે.<зола>- હાઇડ્રોજન.<горючим>દેખીતી રીતે તમામ તારાઓ માટે ઉર્જાનો મુખ્ય સ્ત્રોત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન છે.
તારાઓની આંતરિક ભાગોના વિવિધ તાપમાન અને ઘનતા પર, વિવિધ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. ખાસ કરીને, સૌર<Вселенная вчера, сегодня и завтра>).

-હિલિયમ ન્યુક્લી - 100 મિલિયન ડિગ્રી પર તે પોતે થર્મોન્યુક્લિયર બની જાય છે

. પછી ભારે અણુ ન્યુક્લી - કાર્બન અને ઓક્સિજન પણ - આલ્ફા કણોમાંથી સંશ્લેષણ કરી શકાય છે.<горючего>ઘણા વૈજ્ઞાનિકોના મતે, આપણી આખી મેટાગાલેક્સી પણ થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનનું ફળ છે, જે એક અબજ ડિગ્રી તાપમાને થયું હતું (જુઓ આર્ટ.
<Горючего>કૃત્રિમ સૂર્ય તરફ
થર્મોન્યુક્લિયરનું અસાધારણ કેલરીફિક મૂલ્ય
ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓના કૃત્રિમ અમલીકરણને હાંસલ કરવા વૈજ્ઞાનિકોને પ્રોત્સાહિત કર્યા.<горючее>- આપણા ગ્રહ પર ઘણા હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સ છે. ઉદાહરણ તરીકે, પરમાણુ રિએક્ટરમાં ધાતુના લિથિયમમાંથી સુપરહેવી હાઇડ્રોજન ટ્રીટિયમ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. અને ભારે હાઇડ્રોજન - ડ્યુટેરિયમ ભારે પાણીનો ભાગ છે, જે સામાન્ય પાણીમાંથી કાઢી શકાય છે.
આ સમસ્યા સૌપ્રથમ હાઇડ્રોજન બોમ્બમાં ઉકેલવામાં આવી હતી. ત્યાં હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સ અણુ બોમ્બના વિસ્ફોટ દ્વારા સળગાવવામાં આવે છે, જે પદાર્થને લાખો ડિગ્રી સુધી ગરમ કરવા સાથે છે. હાઇડ્રોજન બોમ્બના એક સંસ્કરણમાં, થર્મોન્યુક્લિયર ઇંધણ એ હળવા લિથિયમ - લાઇટ લિથિયમ ડ્યુટેરાઇડ સાથે ભારે હાઇડ્રોજનનું રાસાયણિક સંયોજન છે. આ સફેદ પાવડર, ટેબલ સોલ્ટ જેવો જ,<воспламеняясь>થી<спички>, જે એક અણુ બોમ્બ છે, તે તરત જ વિસ્ફોટ કરે છે અને સેંકડો મિલિયન ડિગ્રી તાપમાન બનાવે છે.
શાંતિપૂર્ણ થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવા માટે, વ્યક્તિએ પહેલા શીખવું જોઈએ કે કેવી રીતે પરમાણુ બોમ્બની સેવાઓ વિના હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના પૂરતા પ્રમાણમાં ગાઢ પ્લાઝ્માના નાના ડોઝને સેંકડો મિલિયન ડિગ્રીના તાપમાને ગરમ કરવું. આધુનિક એપ્લાઇડ ફિઝિક્સમાં આ સમસ્યા સૌથી મુશ્કેલ છે. વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિકો ઘણા વર્ષોથી તેના પર કામ કરી રહ્યા છે.
અમે પહેલેથી જ કહ્યું છે કે તે કણોની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ છે જે શરીરને ગરમ કરે છે, અને તેમની રેન્ડમ હિલચાલની સરેરાશ ઊર્જા તાપમાનને અનુરૂપ છે. ઠંડા શરીરને ગરમ કરવાનો અર્થ એ છે કે કોઈપણ રીતે આ વિકૃતિ સર્જવી.
કલ્પના કરો કે દોડવીરોના બે જૂથો એકબીજા તરફ દોડી રહ્યા છે. તેથી તેઓ અથડાયા, ભળી ગયા, ક્રશ અને મૂંઝવણ શરૂ થઈ.
મહાન ગડબડ!
તે જ રીતે, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ શરૂઆતમાં ઉચ્ચ તાપમાન મેળવવાનો પ્રયાસ કર્યો - ઉચ્ચ દબાણવાળા ગેસ જેટને અથડાવીને. ગેસ 10 હજાર ડિગ્રી સુધી ગરમ થયો. એક સમયે આ એક રેકોર્ડ હતો: તાપમાન સૂર્યની સપાટી કરતા વધારે હતું.
પરંતુ આ પદ્ધતિ સાથે, ગેસની વધુ, ધીમી, બિન-વિસ્ફોટક ગરમી અશક્ય છે, કારણ કે થર્મલ ડિસઓર્ડર તરત જ બધી દિશામાં ફેલાય છે, પ્રાયોગિક ચેમ્બરની દિવાલો અને પર્યાવરણને ગરમ કરે છે. પરિણામી ગરમી ઝડપથી સિસ્ટમમાંથી બહાર નીકળી જાય છે, અને તેને અલગ કરવું અશક્ય છે.
સાચું છે, સૌથી વધુ પ્રત્યાવર્તન પદાર્થથી બનેલા વાસણો દ્વારા પણ પ્લાઝમાને ગરમીના નુકસાનથી સુરક્ષિત કરી શકાતું નથી. નક્કર દિવાલોના સંપર્કમાં, ગરમ પ્લાઝ્મા તરત જ ઠંડુ થાય છે. પરંતુ તમે શૂન્યાવકાશમાં તેના સંચયને બનાવીને પ્લાઝ્માને પકડી રાખવા અને ગરમ કરવાનો પ્રયાસ કરી શકો છો જેથી તે ચેમ્બરની દિવાલોને સ્પર્શ ન કરે, પરંતુ ખાલીપણામાં અટકી જાય, કંઈપણ સ્પર્શ ન કરે. અહીં આપણે એ હકીકતનો લાભ લેવો જોઈએ કે પ્લાઝ્મા કણો ગેસ અણુઓની જેમ તટસ્થ નથી, પરંતુ ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થાય છે. તેથી, જ્યારે ખસેડવામાં આવે છે, ત્યારે તેઓ ચુંબકીય દળોના સંપર્કમાં આવે છે. કાર્ય ઉદ્દભવે છે: એક વિશિષ્ટ રૂપરેખાંકનનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવું જેમાં ગરમ ​​પ્લાઝ્મા અદ્રશ્ય દિવાલોવાળી બેગમાં અટકી જશે.
આવા પ્લાઝ્માનું સૌથી સરળ સ્વરૂપ આપોઆપ બને છે જ્યારે પ્લાઝમામાંથી વિદ્યુત પ્રવાહના મજબૂત કઠોળ પસાર થાય છે. આ કિસ્સામાં, પ્લાઝ્મા કોર્ડની આસપાસ ચુંબકીય દળો પ્રેરિત થાય છે, જે કોર્ડને સંકુચિત કરવાનું વલણ ધરાવે છે.
પ્લાઝ્મા ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબની દિવાલોથી અલગ પડે છે, અને કોર્ડની ધરી પર કણોના ક્રશમાં તાપમાન 2 મિલિયન ડિગ્રી સુધી વધે છે.
આપણા દેશમાં, આવા પ્રયોગો 1950 માં શિક્ષણવિદો JI ના ​​નેતૃત્વ હેઠળ કરવામાં આવ્યા હતા. એ. આર્ટસિમોવિચ અને એમ. એ. લિયોન્ટોવિચ.
પ્રયોગોની બીજી દિશા એ ચુંબકીય બોટલનો ઉપયોગ છે, જે 1952 માં સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્રી જી.આઈ. બુડકર દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી હતી, જે હવે એક વિદ્વાન છે. ચુંબકીય બોટલ કોર્ક ચેમ્બરમાં મૂકવામાં આવે છે - એક નળાકાર વેક્યૂમ ચેમ્બર જે બાહ્ય વિન્ડિંગથી સજ્જ છે, જે ચેમ્બરના છેડા પર કન્ડેન્સ્ડ છે. વિન્ડિંગ દ્વારા વહેતો પ્રવાહ ચેમ્બરમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે. મધ્ય ભાગમાં તેની ક્ષેત્ર રેખાઓ સિલિન્ડરના જનરેટિસની સમાંતર સ્થિત છે, અને છેડે તેઓ સંકુચિત છે અને ચુંબકીય પ્લગ બનાવે છે. પ્લાઝ્મા કણો ફિલ્ડ લાઇનની આસપાસ ચુંબકીય બોટલમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે અને પ્લગમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે. પરિણામે, પ્લાઝ્મા થોડા સમય માટે બોટલની અંદર જાળવવામાં આવે છે. જો બોટલમાં દાખલ કરવામાં આવેલા પ્લાઝ્મા કણોની ઊર્જા પૂરતી ઊંચી હોય અને તેમાં પૂરતા પ્રમાણમાં હોય, તો તેઓ જટિલ બળની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશ કરે છે, તેમની શરૂઆતમાં આદેશિત ચળવળ મૂંઝવણમાં આવે છે, અવ્યવસ્થિત બને છે - હાઇડ્રોજન ન્યુક્લીનું તાપમાન વધીને કરોડો સુધી પહોંચે છે. ડિગ્રી<ударами>વધારાની ગરમી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે
સ્વ-ટકાઉ પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવા માટે, પ્લાઝ્માનું તાપમાન અને ઘનતા વધુ વધારવી આવશ્યક છે. આ હાંસલ કરવું મુશ્કેલ છે. જો કે, સમસ્યા, જેમ કે વૈજ્ઞાનિકો સહમત છે, નિઃશંકપણે ઉકેલી શકાય તેવું છે.

જી.બી. એન્ફિલોવ

અન્ય સ્રોતો પર અમારી વેબસાઇટ પરથી ફોટોગ્રાફ્સ પોસ્ટ કરવા અને લેખોને ટાંકવાની મંજૂરી છે જો સ્ત્રોત અને ફોટોગ્રાફ્સની લિંક પ્રદાન કરવામાં આવે.

તમને લાગે છે કે આપણા બ્રહ્માંડમાં સૌથી ઠંડું સ્થાન ક્યાં છે? આજે આ પૃથ્વી છે. ઉદાહરણ તરીકે, ચંદ્રની સપાટીનું તાપમાન -227 ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે, અને આપણી આસપાસના શૂન્યાવકાશનું તાપમાન શૂન્યથી 265 ડિગ્રી નીચે છે. જો કે, પૃથ્વી પરની પ્રયોગશાળામાં, વ્યક્તિ અતિ-નીચા તાપમાને સામગ્રીના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે ઘણું ઓછું તાપમાન પ્રાપ્ત કરી શકે છે. સામગ્રી, વ્યક્તિગત અણુઓ અને પ્રકાશ પણ, જે અત્યંત ઠંડકને આધિન છે, તે અસામાન્ય ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે.

આ પ્રકારનો પ્રથમ પ્રયોગ 20મી સદીની શરૂઆતમાં ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો જેમણે અલ્ટ્રા-નીચા તાપમાને પારાના વિદ્યુત ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો હતો. -262 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર, પારો સુપરકન્ડક્ટિંગ ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનો પ્રતિકાર લગભગ શૂન્ય સુધી ઘટાડે છે. આગળના પ્રયોગોથી ઠંડી સામગ્રીના અન્ય રસપ્રદ ગુણધર્મો પણ બહાર આવ્યા, જેમાં સુપરફ્લ્યુડિટીનો સમાવેશ થાય છે, જે નક્કર પાર્ટીશનો દ્વારા અને બંધ કન્ટેનરમાંથી પદાર્થના "લિકેજ" માં વ્યક્ત થાય છે.

વિજ્ઞાને સૌથી નીચું પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવું તાપમાન - માઈનસ 273.15 ડિગ્રી સેલ્સિયસ નક્કી કર્યું છે, પરંતુ વ્યવહારીક રીતે આવું તાપમાન અપ્રાપ્ય છે. વ્યવહારમાં, તાપમાન એ પદાર્થમાં રહેલી ઊર્જાનું અંદાજિત માપ છે, તેથી નિરપેક્ષ શૂન્ય સૂચવે છે કે શરીર કંઈપણ ઉત્સર્જન કરતું નથી, અને તે પદાર્થમાંથી કોઈ ઊર્જા કાઢી શકાતી નથી. પરંતુ આ હોવા છતાં, વૈજ્ઞાનિકો નિરપેક્ષ શૂન્ય તાપમાનની શક્ય તેટલી નજીક જવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે, વર્તમાન રેકોર્ડ 2003 માં મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઑફ ટેક્નોલોજીની પ્રયોગશાળામાં સેટ કરવામાં આવ્યો હતો. વૈજ્ઞાનિકો નિરપેક્ષ શૂન્યથી માત્ર 810 અબજમા ભાગના છે. તેઓએ સોડિયમ અણુઓના વાદળને ઠંડુ કર્યું, જે એક શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા સ્થાને રાખવામાં આવ્યું.

એવું લાગે છે - આવા પ્રયોગોનો વ્યવહારિક અર્થ શું છે? તે તારણ આપે છે કે સંશોધકો બોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેટ જેવી વિભાવનામાં રસ ધરાવે છે, જે પદાર્થની એક વિશેષ સ્થિતિ છે - ગેસ, ઘન અથવા પ્રવાહી નહીં, પરંતુ સમાન ક્વોન્ટમ સ્થિતિવાળા અણુઓનો વાદળ. 1925 માં આઈન્સ્ટાઈન અને ભારતીય ભૌતિકશાસ્ત્રી સત્યેન્દ્ર બોઝ દ્વારા પદાર્થના આ સ્વરૂપની આગાહી કરવામાં આવી હતી, અને તે માત્ર 70 વર્ષ પછી પ્રાપ્ત થઈ હતી. દ્રવ્યની આ સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરનાર વૈજ્ઞાનિકોમાંના એક વુલ્ફગેંગ કેટરલે છે, જેમને તેમની શોધ માટે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર મળ્યો હતો.

બોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેટ (બીઈસી) ના નોંધપાત્ર ગુણધર્મોમાંની એક પ્રકાશ કિરણોની હિલચાલને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા છે. શૂન્યાવકાશમાં, પ્રકાશ 300,000 કિમી પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે પ્રવાસ કરે છે, અને આ બ્રહ્માંડમાં પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી મહત્તમ ઝડપ છે. પરંતુ જો પ્રકાશ શૂન્યાવકાશને બદલે પદાર્થમાંથી પસાર થાય તો તે વધુ ધીમી ગતિએ મુસાફરી કરી શકે છે. KBE ની મદદથી, તમે પ્રકાશની ગતિને ઓછી ઝડપે ધીમી કરી શકો છો, અને તેને રોકી પણ શકો છો. કન્ડેન્સેટના તાપમાન અને ઘનતાને કારણે, પ્રકાશનું ઉત્સર્જન ધીમુ થઈ જાય છે અને તેને "કેપ્ચર" કરી શકાય છે અને સીધા વિદ્યુત પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. આ પ્રવાહને બીજા CBE ક્લાઉડમાં ટ્રાન્સફર કરી શકાય છે અને પાછું પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. ટેલિકોમ્યુનિકેશન અને કમ્પ્યુટિંગમાં આ ક્ષમતાની ખૂબ માંગ છે. અહીં હું થોડું સમજી શકતો નથી - છેવટે, એવા ઉપકરણો કે જે પ્રકાશ તરંગોને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે અને તેનાથી વિપરીત પહેલેથી જ અસ્તિત્વમાં છે... દેખીતી રીતે, CBE નો ઉપયોગ આ રૂપાંતરણને વધુ ઝડપી અને વધુ સચોટ રીતે હાથ ધરવા દે છે.

વૈજ્ઞાનિકો નિરપેક્ષ શૂન્ય મેળવવા માટે આટલા ઉત્સુક હોવાના એક કારણ એ સમજવાનો પ્રયાસ છે કે આપણા બ્રહ્માંડમાં શું થઈ રહ્યું છે અને બન્યું છે, તેમાં કયા થર્મોડાયનેમિક નિયમો લાગુ પડે છે. તે જ સમયે, સંશોધકો સમજે છે કે અણુમાંથી છેલ્લી બધી ઉર્જા બહાર કાઢવી એ વ્યવહારીક રીતે અપ્રાપ્ય છે.