premières expérimentationsmodifier
en 1904, le scientifique Néerlandais Heike Kamerlingh on créa un laboratoire spécial à Leyde dans le but de produire de l’hélium liquide. En 1908, il a réussi à abaisser la température à moins de -269 °C (-452.2 F, 4 K), soit moins de quatre degrés au-dessus du zéro absolu. Ce n’est que dans cet état exceptionnellement froid que l’hélium se liquéfiera, le point d’ébullition de l’hélium étant à -268,94 °c (-452,092 F). Kamerlingh on a reçu un prix Nobel pour sa réalisation.,
la méthode d’on reposait sur la dépressurisation des gaz sujets, les faisant refroidir par refroidissement adiabatique. Cela découle de la première loi de la thermodynamique;
Δ U = Δ Q − Δ W {\displaystyle \Delta U=\Delta Q-\Delta W}
où U = énergie interne, Q = chaleur ajoutée au système, W = travail effectué par le système.
Considérons un gaz dans une boîte de volume. Si la pression dans la boîte est supérieure à la pression atmosphérique, puis lors de l’ouverture de la boîte, Notre gaz travaillera sur l’atmosphère environnante pour se dilater., Que cette expansion est adiabatique et le gaz a fait un travail
Δ Q = 0 {\displaystyle \Delta Q=0}
Δ W > 0 {\displaystyle \Delta W>0}
⇒ Δ U < 0 {\displaystyle \Rightarrow \Delta U<0}
Maintenant que l’intérieur de l’énergie a diminué, de sorte a la température.
expériences modernesModifier
en novembre 2000, des températures de spin nucléaire inférieures à 100 pK ont été signalées pour une expérience au Laboratoire de basse température de L’Université de technologie d’Helsinki., Cependant, il s’agissait de la température d’un type particulier de mouvement—une propriété quantique appelée spin nucléaire—et non de la température thermodynamique moyenne globale pour tous les degrés de liberté possibles. À de telles basses températures, le concept de » température » devient multiforme puisque le mouvement moléculaire ne peut pas être supposé faire la moyenne entre les degrés de liberté. Le pic d’émission correspondant sera dans les ondes radio, plutôt que dans l’infrarouge familier, il est donc très inefficace absorbé par les atomes voisins, ce qui rend difficile l’équilibre thermique.,
basse température le laboratoire a enregistré une basse température record de 100 pK, soit 1,0 × 10-10 K en 1999.
l’appareil actuel pour atteindre de basses températures comporte deux étages. La première utilise un réfrigérateur à dilution d’hélium pour atteindre des températures de millikelvins, puis l’étape suivante utilise la démagnétisation nucléaire adiabatique pour atteindre les picokelvins.
des températures extrêmement basses sont utiles pour l’observation des phases mécaniques quantiques de la matière telles que les superfluides et les condensats de Bose–Einstein, qui seraient perturbés par le mouvement thermique.