tidig experimentsEdit
1904 holländska forskaren Heike Kamerlingh Onnes skapade ett speciellt labb i Leiden i syfte att producera flytande helium. År 1908 lyckades han sänka temperaturen till mindre än -269 ° C (-452.2 F, 4 K), vilket är mindre än fyra grader över absolut noll. Endast i detta exceptionellt kalla tillstånd kommer helium liquefy, kokpunkten för helium är vid -268.94 °C (-452.092 F). Kamerlingh Onnes fick Nobelpriset för sin prestation.,
Onnes metod förlitade sig på att sänka de berörda gaserna, vilket fick dem att svalna genom adiabatisk kylning. Detta följer av termodynamikens första lag;
Δ U = Δ Q − Δ W {\displaystyle \Delta U=\Delta Q-\Delta w}
där u = intern energi, Q = värme som läggs till i systemet, W = arbete som utförs av systemet.
överväga en gas i en låda med inställd volym. Om trycket i lådan är högre än atmosfärstrycket, då när du öppnar lådan kommer vår gas att arbeta på den omgivande atmosfären för att expandera., Eftersom denna expansion är adiabatisk och gasen har gjort arbete
Δ Q = 0 {\displaystyle \Delta Q=0}
Δ W > 0 {\displaystyle \Delta W>0}
Δ U < 0 {\displaystyle \rightarrow \delta u<0}
nu när den interna energin har minskat, så har temperaturen.
moderna experimentsEdit
Från och med November 2000 rapporterades nukleära spinntemperaturer under 100 pK för ett experiment vid Tekniska Högskolan i Helsingfors Lågtemperaturlabb., Detta var emellertid temperaturen för en viss typ av rörelse—en kvantegenskap som kallas nukleär spin—inte den totala genomsnittliga termodynamiska temperaturen för alla möjliga frihetsgrader. Vid sådana låga temperaturer blir begreppet ”temperatur” mångfacetterat eftersom molekylär rörelse inte kan antas vara genomsnittlig över frihetsgrader. Motsvarande topputsläpp kommer att vara i radiovågor, snarare än i det välbekanta infraröda, så det absorberas mycket ineffektivt av närliggande atomer, vilket gör det svårt att nå termisk jämvikt.,
Lågtemperaturlaboratoriet registrerade en rekordlåg temperatur på 100 pK, eller 1,0 × 10-10 K 1999.
den aktuella apparaten för att uppnå låga temperaturer har två steg. Den första använder ett helium utspädnings kylskåp för att komma till temperaturer av millikelvins, sedan nästa steg använder adiabatisk nukleär avmagnetisering för att nå picokelvins.
extremt låga temperaturer är användbara för observation av kvantmekaniska faser av materia som superfluider och Bose–Einstein kondensat, vilket skulle störas av termisk rörelse.