【物理】「絶対零度以下の物質」作成に成功

1 ：2013/01/09 〜 最終レス ：2013/01/30

ミュンヘン大学（LMU）の研究者らが、絶対零度より低温の量子気体をつくり出すことに成功した。

この超低温の物質は、レーザーと磁場を使ってカリウム原子を格子状に配列したものだ。
論文は1月3日付けで『Science』誌に掲載された。

『Nature』誌の記事によると、研究チームは磁場を操作することで、カリウム原子を互いに
反発しあうのではなく互いに引きつけあわせ、絶対零度以下における気体の特性を
明らかにすることに成功したという。

「原子は、その最も安定した最も低エネルギーな状態から、可能な限り最も高エネルギーな状態へと
瞬時に転換される」と、ミュンヘン大学の物理学者、ウルリッヒ・シュナイダーは『Nature』誌の取材に
対して述べている。「谷間を歩いていたら、突然山頂に立っていることに気がついたような感じだ」

絶対零度は従来、温度の理論上の下限と考えられていた。
温度は物質粒子の平均エネルギー量と相関しているため、絶対零度においては
粒子のエネルギーもゼロだと考えられていた。

絶対零度を下回ると、物質はさまざまな奇妙な特性を示し始める。絶対零度を
10億分の数ケルビン下回る温度で比較的安定した物質を生成できれば、
この奇妙な状態の研究と解明が進み、うまくいけばほかの革新にもつながる可能性がある。

マサチューセッツ工科大学（MIT）の物理学者で、（極低温におけるボース＝アインシュタイン凝縮研究
によって）ノーベル賞を受賞したヴォルフガング・ケターレは、今回の研究成果について『Nature』誌の
取材に次のように述べている。「これを利用すれば、物質の新たな状態を実験室でつくり出すことができるかもしれない」。
（ニュースソース）WIRED

2 ：

何言ってるのかわからないという方もいると思うので、
別サイトからも拾ってみました。
http://blog.livedoor.jp/xcrex/archives/65727334.html
背景：
気体の絶対温度はその分子の持つ運動エネルギーによって定義される。
そのため早く動いている物質ほど絶対温度は高く、遅く動いている物質ほど
低い 絶対温度を持つ。そのため全く動いていない物質の絶対温度は
0ケルビン（ケルビンは単位）となり、その温度は絶対零度として摂氏−273.15度と等し い。

3 ：

ちょっと何言ってるかわからない

4 ：

ももクロＺに例えて説明して。

5 ：

要約：
それはあり得ないことのように感じるかもしれないが、史上初めて絶対零度以下の
単原子ガスが造られた。この技術によって、マイナスの絶対温度を持つ物質や
新たな量子的な機構の作成への道が開け、また宇宙のなぞを解き明かす鍵となる可能性がある。

1800年代半ば、ケルビン卿によって0以下の存在しない絶対温度が定義された。
その後物理学者によって、気体の絶対温度はその分子の持つ平均エネルギーと
関係があることが判明し、絶対零度とは分子が全くエネルギーを持っていない
理論上の状態と一致することが分かった。

しかし1950年代になって、それらは常に正しいとは限らないことが分かってきた。
ある系の絶対温度は、分子の持つエネルギーの確率を区分したグ ラフから
平均値が読み取られる。そのため通常は、実際の分子のほとんどは平均値か
程近いエネルギーを持つが、ほんの少しではあるがより高いエネルギーを持 つ分子も
同時に存在する。

ドイツはルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘンのUlrich Schneider博士によると、
理論的には、その状態が反転されると、より多くの分子が高いエネルギーを持ち、
少ない分子が低いエネルギーを持つように なるという。するとグラフの形も上下に
反転され、絶対温度の正負も同時に逆転する。

6 ：

教科書とセイント聖矢の書き替えが必要だな

7 ：

Schneider博士らは、カリウム原子によって作られた超低温の量子ガスを利用することで、
絶対零度以下を造りだした。カリウム原子はレー ザーと磁界を利用することで、
プラスの絶対温度ではお互いの原子が反発しあうために安定となる、格子状に並べられた。
その後原子同士がお互いに引き付けら れるように、素早く磁界を変化させた。

Schneider博士によると、このことで、カリウム原子は最も安定な低エネルギー状態から、
反応を待つことなく高エネルギー状態へと変換される。これは例えるならば、
ある人が谷底を歩いていたら、いつの間にか山の頂上を歩いていることに気がつくようなものであるいう。

プラスの絶対温度内では、このような反転は不安定であり原子同士は内側へと崩壊してしまう。
しかし彼らは、同時にレーザーを使いカリウム原子をエ ネルギー的に都合のよい場所へと固定することで、
崩壊を防ぐことができた。この結果、カリウム原子ガスはとても小さなプラスの絶対温度から、
10億分の数 度ほどマイナスの絶対温度を造りだすことに成功した。

8 ：

オーロラエクスキューション！

9 ：

.
　量子論的には、全部の粒子の運動を止めることはできないからね。

10 ：

以前に磁気系内でのマイナス絶対温度を論証した、ノーベル賞学者でもある
マサチューセッツ工科大学のWolfgang Ketterle博士によると、この研究は
プラスの絶対温度をもつ通常の実験室ではとても成し得ないような高エネルギー状態を、
マイナスの絶対温度にする ことで安定させてしまったということから、実験的な力技であるという。
これはピラミッドの頂上で逆立ちしながらも転げ落ちることを心配しないでよいような 状態であり、
実験室内での新たな形態の物質の作成へと繋がることだろうという。

ドイツにあるケルン大学のAchim Rosch博士によると、もしこのような系が作成されたとしたら、
それはとても奇妙な挙動をみせることになるだろうという。例えば彼らの計算によると、
通 常状態での原子の集合は重力に引かれて落ちていくが、絶対零度以下の物質は
重力に逆らって上昇していくものと考えられる。

また絶対零度以下のガスは、重力に逆らって加速している宇宙の膨張をつかさどると
考えられている、暗黒エネルギーと同様の挙動をみせると考えられ る。この研究でも、
プラスの絶対温度では内側へと崩壊してしまう物質が、マイナスの絶対温度によって
それが止められていた。これは宇宙で起こっている現象 と同様の特徴を持つため、
天文学者にとっても注目に値する研究であるだろう。

11 ：

> 絶対零度は従来、温度の理論上の下限と考えられていた。
> 温度は物質粒子の平均エネルギー量と相関しているため、絶対零度においては
> 粒子のエネルギーもゼロだと考えられていた。
ここから
> 絶対零度を下回ると、物質はさまざまな奇妙な特性を示し始める。絶対零度を
> 10億分の数ケルビン下回る温度で比較的安定した物質を生成できれば、
> この奇妙な状態の研究と解明が進み、うまくいけばほかの革新にもつながる可能性がある。
ここまで、説明が飛びすぎててよくわからん

粒子の運動エネルギーが０＝絶対零度
という定義じゃなかったのか

12 ：

スゴイ コトですよネ！m

13 ：

以上です。

要するにあれですかね、絶対零度とされる摂氏−273.15度が間違いだったと

14 ：

絶対零度以下になると反重力になるんだね

15 ：

なんかよくわかんないけどすごいよなー

16 ：

マイナスのエネルギーなら
いつも俺の部屋に充満している

17 ：

産業！

18 ：

従来の理論：-273度で物体の運動エネルギー＝０となる
新しい理論：-273度未満の状態もありうる
ってことか
だとしたら絶対零度を定義しなおさないといけないな

19 ：

質量がマイナスなら
運動エネルギーも温度もマイナス

20 ：

ええっ？全く動いていない物より運動エネルギーが低い状態って有り得るの？

21 ：

速度が虚数軸方向なら、V^2はマイナス

22 ：

今日から-280度くらいを絶対0度に変更

23 ：

>>16
全く役に立ちそうにない（つД｀）

24 ：

>>20
温度とは原子単位の運動エネルギーであってそれ以下の粒子のエネルギー量は
また別じゃないのか？
プランク時間より細かいものがないと信じてしまった学生の思考停止と似ている。

25 ：

>>18
絶対零度は音速みたいな定義だと思え

26 ：

>>11
粒子の運動エネルギーが０＝絶対零度という理解は古典的

27 ：

＞10億分の数ケルビン下回る温度で
け…けるびん

28 ：

氷河「ｾﾌﾞﾝｾﾝｼｽﾞに目覚めれば可能」

29 ：

>>1
つまり、
＿＿＿＿＿＿＿＿
　　＜○√　
　　 　‖ 　 　 　＜しまった、絶対零度だ！！オレが止めているうちに逃げろ！
　　　くく 　　　　早く！早く！オレに構わず逃げろ！
　　　↑
　　カリウム

こうか？

30 ：

ウルリッヒ・シュナウス聞きたくなった

31 ：

>>11
温度ってのは系の平均値だから、それよりも上と
それよりも下を作り出したってことらしい。
なんかマクスウェルの悪魔みたいな。

32 ：

これさえあれば、いつでもすぐバナナで釘が打てるんだな？

33 ：

絶対零度は理論上の話だからなぁ
それを下回る温度で物質があっても理論上は不思議ではない

34 ：

＞ウルリッヒ・シュナイダー
かっこええ名前やな

35 ：

>>27
重太さん乙

36 ：

ずぇったい零度！！！

37 ：

>>31
それでは説明できてないぞ

38 ：

何気に皆普段口にしてるだろ
物事に絶対なんて無いんだよ

39 ：

>>32
高エネルギー状態になるようだから、逆にバナナが爆発するんじゃね？

40 ：

＞ある系の絶対温度は、分子の持つエネルギーの確率を区分したグ ラフから
＞平均値が読み取られる。そのため通常は、実際の分子のほとんどは平均値か
＞程近いエネルギーを持つが、ほんの少しではあるがより高いエネルギーを持 つ分子も
＞同時に存在する。
単に誤ったエネルギー値を基準に物質の温度を計算したら絶対零度以下の値になっただけじゃないの？

41 ：

悪魔の証明？

42 ：

こないだ見たアステカイザーでも-700度作り出してた。
原理の説明は無かった・・・

43 ：

やはり虚数は物理的に存在しているだろ
そして、意味があるんだよ

44 ：

氷河を超えるセイントが現れるとは・・・

45 ：

ダークエナジー？？？

46 ：

超電導だ！

47 ：

これは簡単な話だよな。いままでマイナス２７３度以下では原子の活動がストップするって言ってたのが、
実は動きますよって言ってるだけだよな。俺にもわかる話だぜ。

48 ：

これでUFOが作れるな、最高だぜ

49 ：

これ、分子をトラップして反転ボルツマン分布を作るって話でしょ
http://sustainablejapan.net/?p=3407
気体の場合、絶対零度を下回る、という解釈ができなくもない、といだけ

50 ：

>>7 がポイントだな
磁界で加速度を与えつつ、レーザーで引き止めるの？
俺には意味不明だけどさｗ

51 ：

たいしたことじゃないよ俺なんか起きる前にやってる

52 ：

>>49
つまり、ポテンシャル井戸の表から裏側に移動したら
なぜか上下が逆さまになったでござるの巻かｗ

53 ：

>>16
ワロタｗ

54 ：

準位とスピンは図で解説が欲しい…

55 ：

.
　普通、物理学的な温度Ｋは物質に依存せず、カルノーサイクルの仕事効率で決めるから
　物質に関係なく定義できる。
　こういう超低温や量子論的な世界での温度は、逆に定義が曖昧だね。

56 ：

>>3>>4>>6>>8>>9
黙ってろ、池沼！

57 ：

＞「谷間を歩いていたら、突然山頂に立っていることに気がついたような感じだ」
ありのまま今起こったことを話すぜ

58 ：

　　　　　　　　 ,. -‐'''''""¨¨¨ヽ
　　　　 　 　 (.＿＿_,,,... -ｧァﾌ|　　　　　　　　　　あ…ありのまま 今　起こった事を話すぜ！
　 　 　 　 　 |i i|　 　 }!　}} /／|
　　　　 　 　 |l､{　 　j}　/,,ｨ//｜　　　　　　　『おれは絶対零度上の僅か上のエネルギー位置にいると
　　　　　　　 i|:!ヾ､_ﾉ／ u {:}//ﾍ　　　　　　　　思ったらいつのまにか絶対零度未満だった』
　　　　　　　 |ﾘ u' }　 ,ﾉ　_,!V,ﾊ |
　　 　 　 ／´fト､_{ﾙ{,ィ'ｅﾗ　, ﾀ人　　　　　　　　な…　何を言ってるのか　わからねーと思うが
　　　　 /' 　 ヾ|宀| {´,)⌒`/ |<ヽﾄiゝ　　　　　　　　おれも何をされたのかわからなかった…
　　　　,ﾞ　 ／ )ヽ iLﾚ 　u' |　| ヾｌﾄﾊ〉
　　 　 |／_／　 ﾊ !ニ⊇　'／:} 　V:::::ヽ　　　　　　　　頭がどうにかなりそうだった…
　　　 /／ 二二二7'T'' ／u'　__ /:::::::/｀ヽ
　　　/'´r　-―一ｧ‐ﾞＴ´　'"´ ／::::／-‐ 　＼　　　　超伝導だとかポース凝縮だとか
　　 / // 　 广¨´ 　/'　　 ／:::::／´￣｀ヽ ⌒ヽ　　　　そんなチャチなもんじゃあ　断じてねえ
　　ﾉ ' /　 ノ:::::`ー-､___／:::::／/ 　 　 　 ヽ　　}
_／｀丶　/::::::::::::::::::::::::::￣`ー-{:::...　　　 　　　ｲ　 もっと恐ろしいものの片鱗を味わったぜ…

59 ：

山頂には尺取虫がいて、その運動の平均が絶対零度だった？

60 ：

>>49
このようなボルツマン分布の反転は、通常の水や気体など
自然に存在する系では不可能であるとされる。仮にボルツマン分布が
反転したとすると、それらの系では無限大の量のエネルギーが
吸収できることになるからであるという。しかしながら、今回の実験では、
粒子のエネルギーに上限がつくように条件を整えれば、実際に
ボルツマン分布を反転できることが示されている。

人工的にボルツマン分布を反転させたってだけのお話なの？
すると理論上マイナスの絶対零度になったぜみたいな？

61 ：

ダークエネルギーとか宇宙の膨張とか・・・妄想すぎるだろ

62 ：

>>16
それを一点に集中させて爆発させるんだ！

63 ：

統計力学で計算をミスると負の温度が出てきてしまうというのがあったっけｗ

64 ：

何言ってるのかさっぱりわからん。
勝手に解釈すると、熱というのは原子の運動エネルギーだから、原子の質量が静止質量でスピードが０のときが絶対零度だよね。
スピードは０より遅くすることはできないから、ありうるとしたら質量が負の値になるということだよね。
質量は実はよくわからない物理量で、スピードとともに増加すること、光の質量は０であることなどはよく知られている。
何らかの条件で、質量が虚数ではなく負の値をとるということかもしれない。
この考え方で合ってるのか、だれか教えてくれ。

65 ：

>>50
なんか、
パR球を手から離せば重力で下に落ちる
離す瞬間、下から送風機で空気を送れば、落ちるのが遅れるばかりか一瞬浮き上がったりする
われわれはパR球に負の質量を与えることに、負の重力場の形成に成功した
みたいにも聞こえるが違うのか・・

66 ：

絶対零度め、しくじりおって…
底辺の風上にもおけないやつ
だが、やつは絶対でも最弱

67 ：

それより絶対零度以下になると重力に対する性質が反転するって本当なの？

68 ：

絶対零度は絶対零度じゃなかったのか・・・？

69 ：

ブボボ（｀；ω；´）ﾓﾜｯ

70 ：

おい！
重力が反転するのか！！！
事実ならどえらいことだが

71 ：

>>4
百田夏菜子が一番かわいい娘だと信じていたら、新メンバー投入でセンターが奪われたみたいな。
　

72 ：

ほらみろ、やっぱあったじゃねーか。
今までの合格者全員非合格にしろよ。この嘘つきどもが。

73 ：

>>49
レーザーで普通に出てくる、ただの反転分布だな
実現に3準位や4準位は使ってないが、代わりに外部磁場やレーザー使ったってだけ
こんなんで反重力とか、できるわけねー

74 ：

で、絶対領域の定義も変わるの？

75 ：

負のオーラに満ち満ちたスレはココですか？

76 ：

>>10
重力に逆らって上昇って、反重力ってこと？

77 ：

なるほど、遠い未来には極低温の反重力デバイスを装備したエアカーが浮遊都市を飛び交うわけだな。

78 ：

なんかよくわからないんだけどこれってどれぐらい凄い発見？
相当やばそうな香りがプンプンするんだけど

79 ：

うちのマグロ女房も絶対零度

80 ：

絶対領域なんて絶対にないんだからっ。
もう、最低！

81 ：

結論→「絶対零度」の名称が廃止され「相対零度」と言う名称になる。
程度だろ？またどうせ。

82 ：

超能力、絶対零度以下！

83 ：

聞けな聞くほど温度って何?と思う話題
凄いのは間違いなく凄いんだけど

84 ：

絶対ニート

85 ：

>>1
「絶対零度以下の物質」
じゃ、「絶対」じゃないだろう

86 ：

できるできないの秘密であったな
絶対零度

87 ：

典型的なSF脳で申し訳ないが、
水が凍って"0℃"、その温度以下の氷があるのと同じで、
水素が凍って"絶対零度"、それ以下の状態が確認された、って認識ではなにかまずいのだろうか。

88 ：

「X度の気体Aに絶対零度の気体Bを混ぜたら、全体でY度になりました」
「もしガスBの温度以外は同じ条件で、Y度より低い温度になったら、ガスBの温度は？」
という話でしょ

89 ：

ももクロ PA故障からのアカペラ .
http://www.youtube.com/watch?v=u3S6XFuH7ZI
AKBとか無理そうですよね(；´Д｀)

90 ：

>>87
いろいろまずい

91 ：

（　絶ω対）つ【俺だって時にはミスするさー】
おまえらだって、たまにはミスくらいするだろう？たまたま研究者が注視してる
時にエラーしたくらいで、みんなそんなに叩くなよ。

92 ：

>>72
お前さんはどっちにしても国語で落ちてるだろ
間違ってんぞ

93 ：

30年後、これが反重力エンジンのきっかけと呼ばれるようになる発見であった

94 ：

素人目にも これこそノーベル賞物だな

95 ：

バスターマシンの開発も近いな。

96 ：

エターナル・フォース・ブリザード！
カリウム原子は反転する

97 ：

>72
お前が証明すれば良かっただけ

98 ：

>>95
マイナス一兆四千万度の冷凍光線か

99 ：

>>95
その前にICE2ndの発見だろう。

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