primeros experimentoseditar
en 1904 la científica holandesa Heike Kamerlingh Onnes creó un laboratorio especial en Leiden con el objetivo de producir helio líquido. En 1908 logró bajar la temperatura a menos de -269 °C (-452.2 F, 4 K), que es menos de cuatro grados por encima del cero absoluto. Solo en este estado excepcionalmente frío se licuará el helio, el punto de ebullición del helio está a -268.94 °C (-452.092 F). Kamerlingh Onnes recibió un Premio Nobel por su logro.,
El método de Onnes se basó en la despresurización de los gases sujetos, causando que se enfriaran por enfriamiento adiabático. Esto se desprende de la primera ley de la termodinámica;
Δ u = Δ Q − Δ w {\displaystyle \Delta U=\Delta Q-\Delta w}
donde u = energía interna, Q = calor añadido al sistema, W = trabajo realizado por el sistema.
considere un gas en una caja de volumen establecido. Si la presión en la caja es mayor que la presión atmosférica, al abrir la caja, nuestro gas trabajará en la atmósfera circundante para expandirse., Como esta expansión es adiabática y el gas ha hecho el trabajo
Δ Q = 0 {\displaystyle \Delta P=0}
Δ W > 0 {\displaystyle \Delta W>0}
⇒ Δ U < 0 {\displaystyle \Rightarrow \Delta U<0}
Ahora, como la energía interna ha disminuido, por lo que tiene la temperatura.
experimentos Modernoseditar
a partir de noviembre de 2000, se reportaron temperaturas de espín nuclear por debajo de 100 pK para un experimento en el laboratorio de baja temperatura de la Universidad de tecnología de Helsinki., Sin embargo, esta era la temperatura de un tipo particular de movimiento—una propiedad cuántica llamada espín nuclear—no la temperatura termodinámica promedio general para todos los grados posibles de libertad. A temperaturas tan bajas, el concepto de «temperatura» se vuelve multifacético ya que no se puede suponer que el movimiento molecular promedia a través de los grados de libertad. El pico de emisión correspondiente será en ondas de radio, en lugar de en el infrarrojo familiar, por lo que es muy ineficientemente absorbido por los átomos vecinos, lo que dificulta alcanzar el equilibrio térmico.,
El Laboratorio de baja temperatura registró una baja temperatura récord de 100 pK, o 1.0 × 10-10 K en 1999.
el aparato actual para lograr bajas temperaturas tiene dos etapas. La primera utiliza un refrigerador de dilución de helio para llegar a las temperaturas de las millikelvinas, luego la siguiente etapa utiliza la desmagnetización nuclear adiabática para llegar a las picokelvinas.
Las temperaturas extremadamente bajas son útiles para la observación de fases de la mecánica cuántica de la materia, como los superfluidos y los condensados de Bose–Einstein, que serían interrumpidos por el movimiento térmico.