Kāda ir karstāka temperatūra iespējama?

2024 Autors: Sherilyn Boyd | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 09:37

Ideja par absolūtām karstām avotiem no tās labāk zināmās brālēnas, absolūtās nulles, kuras, kā jūs atceraties, ir 0 K, -273,15 ° C vai -459,67 ° F. Lai arī saīsinātās zemākās temperatūras definīcijas bieži vien nosaka, ka tā ir punkts, kurā jautājums pārtrauc kustēties, tas ir tehniski nepareizs. Absolūtais nulle faktiski ir punkts, kur molekulārā kustība vairs netiek ražota siltums (bet tai ir nulles punkts enerģijas).

Un otrādi, absolūtais karstums, pēc tam, var tikt definēts kā punkts, kur molekulārā kustība nevar radīt vairāk siltuma neatkarīgi no apstākļiem.

Visuma standarta modelī karstākie iespējamie temperatūras rādītāji sasniedza sekundes daļu (10^-43) pēc Lielā sprādziena. Minētajā laika periodā (ko sauc par Planck laiku) tiek uzskatīts, ka visums ir bijis tikai viens neliels Planck garums (10^-35 metri) un ir sasnieguši absolūtu karstumu 10³² K (tā sauktais Planka temperatūra). Salīdzinājumam, mūsu Saule ir maigs 1,571 x 10⁷ K tās centrā un augstākā cilvēka radītā temperatūra šobrīd ir 5,5 X 10¹² K.

Ārpus Planckas temperatūras ir karstākā temperatūra, kāda jebkad teorētiski sasniedza mūsu Visumu, fiziķi pieļauj hipotēzi, ka jebkurā temperatūrā, kas ir augstāka par Planku, skarto daļiņu gravitācijas spēki kļūst tikpat spēcīgi kā citi pamatmezgli (elektromagnētiskie un vājie un spēcīgi kodoli) kā rezultātā visi četri kļūst vienoti kā viens spēks. Kas tad notiek? Neviens nezina, ka pašlaik pieņemtie tradicionālie fizikas modeļi pēc šī punkta tiek sadalīti. Protams, tas viss ir teorētisks, jo neviens vēl nav nācis klajā ar pieņemtu kvantu gravitācijas teoriju. Kā to aprakstīja Nobela prēmijas laureāts Stīvens Weinbergs, neatkarīgi no tā, kas notiek temperatūrā virs 10³² K paliek aizēnota ar "plīvuru".

Jāatzīmē, ka ne visi fiziķi izmanto standarta modeli, un daži dod priekšroku, piemēram, Stīgu teorijai, kas mēģina aprakstīt visus četrus fundamentālos spēkus kā dažāda pamata objekta (virknes) izpausmes. Attiecībā uz virkņu teorētiķiem visaugstākā iespējamā temperatūra ir daudz zemāka nekā standarta modelis; ko sauc par Hagedornas temperatūru, tas ir punkts, kurā parastā viela vairs nav stabila un vai nu "iztvaiko" vai mainās uz kvarca lietām. Saskaņā ar šo teoriju, punkts, kurā tas notiek, vai absolūti karsti, domājams, ir tikai 10³⁰ K, vai apmēram 1% Plankas temperatūras.

Bonus fakti:

• Kaut kas apkurē kaut kur tuvu Plankas temperatūrai, mūsdienās ir daudz vairāk par mūsu tehnoloģijām, kaut kas ir dzesēts līdz absolūtam nullei. Piemēram, 2015. gadā MIT pētniekiem izdevās atdzist nātrija kālija molekulas līdz pat 500 nanokelvīniem vai 500 miljardiem no 1K.
• Vismaz viens dzīvnieks var izdzīvot aukstumā, tuvojoties absolūtai nullei - tardigrādei. Arī pazīstams kā ūdensloks, ir pierādīts, ka šī mikroskopiskā būtne ir spējīga vairākas minūtes palikt iesaldēta tikai 1 grādos virs absolūtās nulles. Tas var arī izdzīvot, kad tiek sasildīts līdz temperatūrai, kas pārsniedz ūdens vārīšanās temperatūru. Ne tikai viņu vienīgais pārsteidzošais izdzīvošanas triks, tardigrades var izdzīvot daudzos citos ekstremālos apstākļos, kurus mēs cilvēki tūlīt mirsim. Jūs varat uzzināt vairāk par šīm aizraujošajām radībām, kuras pašlaik pat var atrasties jūsu mājamatā: Amazing Tardigrade
• Tikai jautri: enerģija, kas vajadzīga, lai apturētu Saules gaismu, ir aptuveni 2.6478 × 10³³ džukss vai 7.3551 × 10²⁹ vatu stundas vai 6.3285 x 10¹⁷ TNT megatons. Lai uzzinātu, ka lielākais kodolsprādziens, kas kādreiz tika sprāgots (padomju Savienības autors "Tsar Bomba"), "tikai" ražoja 50 megatonus TNT enerģijas. Tātad, aptuveni 12 657 000 000 000 000 no tām kodolbumbu detonētām pareizajā atrašanās vietā, lai apturētu Zemi tās sliedēs tā orbītā ap Sauli.
• Pārsteidzoši, ja mēs patiešām spēsim perfekti pārvērst vielu enerģētikā, kad 1 kg vielas tiek pilnībā iznīcināta, tad enerģija, kas iegūta no tik mazā daudzuma vielas, ir aptuveni 42,95 megatonnas TNT. Tātad pieaugušais vīrietis, kas sver apmēram 200 mārciņas, ir kaut kur tuvumā 4000 megatonu TNT potenciāla savā jautājumā, ja to pilnībā iznīcina. Tas ir apmēram 80 reizes lielāks enerģijas daudzums nekā tas tika ražots iepriekšminētajā Tzar Bomba, kas pati ir radījis sprādzienu aptuveni 1400 reizes spēcīgāk nekā apvienotie sprādzieni bumbām, kas kritušās Hirosimā un Nagasakos. Lai vēl ilustrētu, 1 megatonts TNT, pārvēršot kilovatstundās, nodrošina pietiekami daudz elektroenerģijas, lai patērētu vidēji Amerikas mājas aptuveni 100 000 gadu garumā. Tas ir pietiekami, lai visas Amerikas Savienoto Valstu spēks nedaudz pārsniegtu 3 dienas. Tātad 1 kg dažu jautājumu pilnīgi iznīcinātu varētu spēt visas Amerikas Savienotās Valstis aptuveni četrus mēnešus. Viens vidēji pieaugušais vīrietis tad, kad pilnīgi iznīcināts, ražotu pietiekami daudz enerģijas, lai ASV varētu darbināt aptuveni 30 gadus, ja mēs varētu izmantot visu šo enerģiju. Atrisināta enerģētikas krīze. ℘
• Par pilnīgi pārsteidzošu mērogu, tipisks supernovas sprādziens radīs aptuveni 1000000000000000000000000000000 megatonus TNT.