03/10/2018
Por qué no se llega al cero absoluto en el universo
El cero absoluto, la temperatura más baja posible (-2715°C o 0 Kelvin), representa el punto en el que el movimiento térmico de las partículas cesa por completo. A pesar de que los científicos se acercan cada vez más a esta temperatura límite, alcanzarla es teóricamente imposible. La Tercera Ley de la Termodinámica establece que el cero absoluto no se puede alcanzar en un número finito de pasos.
¿Qué pasa si algo llega al 0 absoluto?
En el cero absoluto, el movimiento de las partículas cesa, lo que implica que no se puede extraer más energía del sistema. Este estado teórico tiene implicaciones maravillosos para la física, pero alcanzarlo presenta desafíos insuperables.
¿Qué implica la afirmación: la temperatura del universo se acerca al cero absoluto?
La temperatura promedio del universo se estima en alrededor de 7 Kelvin (-270.45°C), muy cercana al cero absoluto. Esta baja temperatura es un remanente del Big Bang y se debe a la expansión continua del universo, que enfría la radiación cósmica de fondo.
Efectos cuánticos a bajas temperaturas
A medida que la temperatura se acerca al cero absoluto, los efectos cuánticos se vuelven más prominentes. La mecánica cuántica describe el comportamiento de las partículas a nivel subatómico, y a temperaturas extremadamente bajas, la dualidad onda-partícula se vuelve más evidente.
Superfluidez, Superconductividad y Condensación de Bose-Einstein
- Superfluidez: Un estado en el que un líquido fluye sin viscosidad, como si fuera una onda. Este fenómeno se observa en helio líquido a temperaturas cercanas al cero absoluto.
- Superconductividad: La capacidad de algunos materiales para conducir la electricidad sin resistencia a temperaturas muy bajas.
- Condensación de Bose-Einstein: Un estado de la materia en el que un grupo de átomos se comporta como una sola entidad cuántica.
Estos fenómenos, que solo se observan a temperaturas cercanas al cero absoluto, tienen aplicaciones potenciales en diversas áreas, desde la computación cuántica hasta la medicina.
Enfriamiento extremo: Analizando los límites del cero absoluto
Los científicos utilizan técnicas como el enfriamiento láser y las trampas magnéticas para alcanzar temperaturas extremadamente bajas. El objetivo no es alcanzar el cero absoluto, sino estudiar los efectos cuánticos que se manifiestan a estas temperaturas.
Récord de Baja Temperatura
En 2021, un equipo de científicos en Alemania alcanzó la temperatura más baja jamás registrada en un laboratorio: 38 picokelvin (38 billonésimas de grado por encima del cero absoluto).
Imposibilidad de alcanzar el cero absoluto
Alcanzar el cero absoluto es teóricamente imposible. Incluso si se lograra, la mecánica cuántica establece que sería imposible medirlo con precisión debido al principio de incertidumbre.
Tabla comparativa: Temperaturas relevantes
| Concepto | Temperatura (Kelvin) | Temperatura (°C) |
|---|---|---|
| Cero absoluto | 0 | -2715 |
| Temperatura promedio del universo | 7 | -270.45 |
| Helio líquido (superfluido) | ~2 | ~ -271 |
| Récord de baja temperatura (2021) | 38 picokelvin | ~ -2715 |
La búsqueda del cero absoluto, aunque inalcanzable, ha impulsado avances significativos en la física y la tecnología. El estudio de la materia a temperaturas extremadamente bajas nos permite comprender mejor las leyes fundamentales del universo y explorar nuevas posibilidades en campos como la computación cuántica y la medicina.
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