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原子在热态下的能量分布。正绝对温度高于蓝色;负绝对温度低于红色。图片来源:LMU / MPQ慕尼黑物理学家已经能够产生一种原子气体,其温度可以达到绝对零度-273.15˚C。他们能够使用负开尔文材料和新的量子器件来制造这种气体。科学家们在“科学”杂志上发表了他们的发现。绝对的温度范围可以追溯到19世纪中叶创造的开尔文勋爵。它的设计使得任何事物都不会比绝对零度更冷。后来,物理学家发现气体的绝对温度与其颗粒的平均能量有关。绝对零对应于理论状态,其中粒子没有能量,而较高的温度对应于高于平均能量。在20世纪50年代,使用外来系统的物理学家开始意识到这并非总是如此。从图中读出系统的温度,该图描绘了以某些能量发现其粒子的概率。大多数粒子具有平均或接近平均的能量,只有少数具有更高的能量。从理论上讲,如果更多的粒子具有更高的能量,那么该图将会翻转并且温度的符号将从正变为负。德国慕尼黑Ludwig Maximilian大学的物理学家Ulrich Schneider和他的同事们利用由钾原子组成的超冷量子气体达到了绝对零度以下的温度。他们使用激光和磁场来保持原子的晶格排列。在正温度下,原子排斥,使整个配置稳定。当调整磁场时,使原子吸引而不是相互排斥,原子从最稳定状态转变为最高可能的能态。在正温度下,这种反转是不稳定的,因为原子会向内塌陷。还调整了捕获激光场以使其在能量上更有利,允许原子粘附在它们的当前位置。然后,气体从绝对零度以上的温度转移到绝对零度以下开尔文的几十亿分之一。在实验室中很难产生外来的高能状态。这些技术允许对这些状态进行详细研究,可能允许在实验室中创建新形式的物质。这样的系统会以奇怪的方式表现。通常由重力向下拉动的原子云将被向上拉,显然无视重力。低于绝对零度的气体模拟暗能量,这种力量推动宇宙以更快的速度膨胀,抵抗重力的拉力。