vroege experimenten edit
in 1904 richtte de Nederlandse wetenschapper Heike Kamerlingh Onnes een speciaal laboratorium in Leiden op met als doel vloeibaar helium te produceren. In 1908 slaagde hij erin om de temperatuur te verlagen tot minder dan -269 °C (-452.2 F, 4 K), wat minder dan vier graden boven het absolute nulpunt is. Alleen in deze uitzonderlijk koude toestand zal helium vloeibaar worden met een kookpunt van -268,94 °C (-452,092 F). Kamerlingh Onnes ontving een Nobelprijs voor zijn prestatie.,de methode van
Onnes was gebaseerd op de drukverlaging van de gassen van de proefpersoon, waardoor deze afkoelden door adiabatische koeling. Dit volgt uit de eerste wet van de thermodynamica;
Δ U = Δ Q-Δ W {\displaystyle \ Delta U=\Delta Q – \ Delta W}
waar U = interne energie, Q = warmte toegevoegd aan het systeem, W = werk gedaan door het systeem.
beschouw een gas in een doos met een vast volume. Als de druk in de doos hoger is dan de atmosferische druk, dan zal ons gas bij het openen van de doos werken aan de omringende atmosfeer om uit te breiden., Met deze uitbreiding is adiabatische en het gas heeft verricht werk
Δ Q = 0 {\displaystyle \Delta Q=0}
Δ W > 0 {\displaystyle \Delta W>0}
⇒ Δ U < 0 {\displaystyle \Rightarrow \Delta U<0}
Nu de interne energie is afgenomen, is ook de temperatuur.
Modern experimentsEdit
vanaf November 2000 werden kernspintemperaturen van minder dan 100 pK gerapporteerd voor een experiment aan het Lagetemperatuurlaboratorium van de Technische Universiteit van Helsinki., Echter, dit was de temperatuur van een bepaald type beweging—een kwantumeigenschap genaamd nucleaire spin-niet de totale gemiddelde thermodynamische temperatuur voor alle mogelijke vrijheidsgraden. Bij zulke lage temperaturen, wordt het concept van “temperatuur” veelzijdig omdat moleculaire beweging niet kan worden verondersteld om te Gemiddelde over de graden van vrijheid. De overeenkomstige piekemissie zal in radiogolven zijn, in plaats van in het bekende infrarood, dus het wordt zeer inefficiënt geabsorbeerd door naburige atomen, waardoor het moeilijk is om thermisch evenwicht te bereiken.,
lage temperatuur laboratorium registreerde een record lage temperatuur van 100 pK, of 1,0 × 10-10 K in 1999.
het stroomtoestel voor het bereiken van lage temperaturen bestaat uit twee fasen. De eerste gebruikt een heliumverdunningskoelkast om temperaturen van millikelvins te bereiken, dan gebruikt de volgende fase adiabatische nucleaire demagnetisering om picokelvins te bereiken.
extreem lage temperaturen zijn nuttig voor de observatie van kwantummechanische fasen van materie zoals superfluïden en bose–Einsteincondensaten, die zouden worden verstoord door thermische beweging.