какая максимальная температура возможна во вселенной

Какая температура максимально возможна во Вселенной?

Современная физика считает, что эта точка находится на уровне 1.41679 × 10 32 K (Кельвинов) и называется Планковской температурой. Именно такой была температура Вселенной в первые доли секунд после Большого взрыва.

Как Кельвины перевести в Цельсии?

В физике удобно измерять температуру в Кельвинах, которые не подразумевают наличие шкалы отрицательной температуры, то есть абсолютный ноль здесь равен нулю. Чтобы представить температуру в более привычных нам градусах Цельсия, достаточно знать формулу, по которой вычисляется температура в Кельвинах. T_K (темп. В Кельвинах)= T_C (температура в Цельсиях) + T₀ (константа, равная 273.15). Иными словами, чтобы перевести кельвины в Цельсии, достаточно вычесть из Кельвинов число 273.15. например, 1000 К = 1000 — 273.15 = 726.85 °C.

Учитывая формулу по переводу Кельвинов в градусы Цельсия, мы можем представить планковскую температуру в градусах Цельсия как 1.41679 * 10(32)-273.15 °C. Конечно, данная оценка вычислена теоретически и основана на том, что если материи, разогретой до Планковской температуры, придать ещё энергии, то это не приведет к увеличению скорости частиц и, как следствие, повышению температуры. Зато вызовет появление новых частиц во время хаотических столкновений уже существующих, что приведет к росту массы материи. Но представим, что материи, разогретой до планковской температуры, всё-таки придать ещё энергии, чтобы попытаться нагреть её ещё больше. В таком случае, всю Вселенную ждет… а что ждет Вселенную после прохождения точки планковской температуры, не знает никто. Вероятно, гравитационное взаимодействие между частицыми разогретой материи станет настолько сильным, что сравняется с тремя другими взаимодействиями: электромагнитным, сильным и слабым. Описать физику нашего мира а таких не может ни одна существующая на сегодняшний день физическая теория.

Но вернемся от дел космических к делам земным. В своих попытках достичь максимально возможной температуры в пределах лабораторий человек установил температурный рекорд на уровне около 5.5 триллионов Кельвинов, что можно записать как 5*10 12 К. Конечно, ученые не разогревали кусок железа до этой немыслимой температуры — на это просто не хватило бы энергии. Данная температура была зафиксирована во время эксперимента в Большом адронном коллайдере во время столкновения ионов свинца при околосветовых скоростях.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

youinf.ru

Cамая высокая температура во Вселенной

Какая температура самая большая во Вселенной?

Это поразительно, но самая высокая температура во Вселенной в 10 триллионов градусов по Цельсию была получена искусственным путем на Земле. Абсолютный рекорд температуры был установлен 7 ноября 2010 года в Швейцарии при эксперименте на Большом адронном коллайдере — БАК (самом мощном в мире ускорителе частиц).

В рамках эксперимента на БАК ученые поставили задачу — получить кварк-глюонную плазму, которая заполняла Вселенную в первые мгновения ее возникновения после Большого взрыва. С этой целью на скорости, близкой к скорости света, ученые столкнули пучки ионов свинца, обладающие колоссальной энергией. При столкновении тяжелых ионов начали возникать «мини-большие взрывы» — плотные огненные сферы, имевшие столь чудовищную температуру. При таких температурах и энергиях ядра атомов буквально плавятся и образуют «бульон» из составляющих их кварков и глюонов. В результате в лабораторных условиях и была получена кварк-глюонная плазма с самой высокой температурой с момента возникновения Вселенной.

До этого ни в одном эксперименте ученым еще не удавалось получить столь немыслимо высокой температуры. Для сравнения: температура распада протонов и нейтронов составляет 2 триллиона градусов по Цельсию, температура нейтронной звезды, которая формируется сразу после взрыва сверхновой, составляет 100 миллиардов градусов.

Выше температуры звезд

Согласно спектральной классификации Моргана-Кинана все звезды делятся на следующие классы по светимости, размеру и температуре:
О — голубые гиганты — 30000-60000 гр. Кельвина (Вега)
В — бело-голубые гиганты 10000-30000 гр. Кельвина (Сириус)
А — белые гиганты 7500-10000 гр. Кельвина (Альтаир)
F — желто-белые звезды 6000-7500 гр. Кельвина (Капелла)
G — желтые карлики 5000-6000 гр. Кельвина (Солнце)
К — оранжевые звезды 3500-5000 гр. Кельвина (не знаю примера)
М — красные гиганты 2000-3500 гр. Кельвина (Антарес)

Наше родное Солнце относится к желтым карликам и имеет температуру ядра в 50 миллионов градусов. Таким образом, температура полученной кварк-глюонной плазмы в 200 тысяч раз превысила температуру ядра Солнца. В тоже время в окружающем космосе обычно царит первозданный холод, так как средняя температура Вселенной только на 0,7 градуса выше абсолютного нуля.

Но почему при столкновении ионов свинца получаются такие высокие температуры?

Все дело в заряде частиц. Чем он больше, тем больше энергия, до которой частица разгоняется в поле коллайдера. Кроме того, ион сам по себе довольно крупный объект. Поэтому при столкновении таких частиц, да еще разогнанных до огромных энергий, и рождается вещество с фантастической температурой.

Кстати, они (ионы) никакой опасности не представляют, так как количество сверх-разогретого вещества очень мизерное, меньше, чем атом.

Прежний рекорд- 4 триллиона градусов, установленный в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), продержался всего пару месяцев. Для этого в коллайдере сталкивали ионы золота. Но уже тогда многие ученые предсказывали, что БАК превзойдет этот рекорд, ведь ионы свинца значительно тяжелее ионов золота.

Полученная учеными рекордная температура в 10 триллионов градусов по Цельсию держалась только несколько миллисекунд, но за это время было получено столько интересных данных, что на их анализ пришлось потратить несколько лет. Проводилось множество измерений и полученные данные многократно уточнялись и перепроверялись. После того как появилась уверенность, что кварк-глюонная плазма была получена, различные показатели пересчитали в давление и рекордную температуру.

В течение считанных микросекунд после Большого Взрыва Вселенная состояла из аналогичной кварк-глюонной плазмы, которая представляет собой не ионизированный газ, а скорее жидкость, лишенную вязкости и текущую почти без трения. В дальнейшем (по мере остывания) кварки объединяются в нейтроны и протоны, а уже из них возникают ядра атомов.

Что дальше?

Физики уверены, что при помощи БАК им удалось поймать мгновение перед тем, как плазма конденсировалась в адроны и мгновение до того, как было создано неравновесное состояние между материей и антиматерией (в другом случае наша Вселенная была бы наполнена лишь чистой энергией). Таким образом, проводимые исследования позволяют лучше понять процессы, которые происходили на ранних стадиях развития космоса. В конечном итоге ученые надеются еще больше приблизиться к пониманию того, как и почему из массы однородного кварк-глюонного «супа» возникла существующая материя

Возникновение такого особого состояния вещества, как кварк-глюонная плазма, является ключевым предсказанием квантовой хромодинамики. Согласно ей, по мере того, как ученым удастся воссоздавать условия все более ранних моментов эволюции нашей Вселенной, они увидят как, так называемое сильное взаимодействие, удерживающее нейтроны и протоны внутри атомного ядра, сойдет на нет.

Теперь с помощью установленного на БАКе детектора ALICE массой в 10 тысяч тонн, ученые смогут изучать условия, существовавшие во Вселенной всего через миллисекунду после давшего ей начало Большого взрыва.

Источник

Какая температура во Вселенной самая высокая?

Каждый атом во Вселенной любит тепло. Мельчайшие частички материи любят тепло настолько, что атомы и субатомные частицы вибрируют все сильнее и движутся все быстрее, когда они горячие. Чем они горячее, тем быстрее движутся. И точно так же, чем они холоднее, тем они медленнее. При абсолютном нуле (-273 градусов по Цельсию) все движения атомов полностью останавливаются. Холоднее быть не может — это самая низкая температура. Сделать что-то холоднее — это как пытаться сделать прямую стрелку еще прямее.

Что самое горячее во Вселенной?

Что может быть еще горячее?

Теоретически, температура может быть еще выше. Первым претендентом на самую высокую температуру будет температура Планка, которая равна 10 32 Кельвинов, или 100 миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов градусов. Перечитайте, сколько миллионов, еще раз. Такую температуру просто невозможно представить. Как и это число. Одно дело, когда температура тысячу градусов или даже триллион. Но вот столько? Как это вообще? У нас нет слов, которые сравнивают такие большие вещи. Сказать, что 10 32 Кельвинов — это горячо, это как сказать, что вселенная занимает некоторое пространство.

Почему температура Планка может быть максимальной?

Температура, при которой разрушается сама материя

Температура Хагедорна — это самая высокая температура, которую, как мы думаем, мы сможем достичь. Это та точка, в которой адронная материя (вся нормальная, обычная материя во вселенной, в отличие от темной, например) перестает быть стабильной и попросту разваливается. Мы достигаем этой точки примерно в 2х 10 12 Кельвинов. Что примечательно, некоторые физики-теоретики утверждают, что в этот момент адронная материя не «испаряется», а переходит в другую форму материи — кварковую. И вот ее-то можно нагревать и дальше. Единственное но: мы не знаем, существует она на самом деле.

Максимальная температура в теории струн

Специалисты из области теории струн утверждают, что самая горячая температура — это 10 30 Кельвинов. Это чуть холоднее, чем наш предыдущий претендент. Теоретики струн считают, что самые простые частички нашей вселенной состоят не из обычных частиц, с которыми мы знакомы, а из вибрирующих струн.

К сожалению, проверить предсказания теории струн невозможно. Как и максимальную возможную температуру. Поэтому однозначного и точного ответа на этот вопрос быть не может. Но упомянутые выше варианты, по мнению физиков, будут самыми лучшими.

Если вам была интересна эта статья, почитайте еще, почему в космосе холодно, если там столько горячих звезд. Ведь Солнце очень горячее, да?

Источник

Самая низкая и высокая температура во Вселенной

Абсолютно всем известен факт о том, что минимальный предел температуры это – 273,15 градуса по Цельсию или 0 градусов по Кельвину. Но почему именно эта цифра стала абсолютным нулём? И чем можно характеризовать изменение температуры вещества? Всё дело в энергии, под действием которой происходит непрерывное движение молекул.

При нагревании тела скорость движения его атомов увеличивается, а при остывании, напротив, уменьшается. Когда же их хаотичное движение полностью прекратится, это будет означать состояние термодинамического покоя тела. Иными словами, оно не будет испускать никакой энергии. Это и будет абсолютный минимум температуры, самая низкая температура Вселенной. Но на самом деле, абсолютный нуль – это лишь физическая модель, в точности повторить которую на реальной практике невозможно, поскольку даже при температуре – 273 С атомы всё равно будут немного двигаться. Об этом говорит принцип неопределенности Гейзенберга.

Разобравшись с этим вопросом, на ум сразу же приходит другой: существует ли максимально высокая температура?

Судя по всему, вещество будет нагреваться до тех пор, пока скорость движения частиц не подойдёт близко к скорости света, ведь она максимально возможная. Но не всё так просто. Тело может принимать энергию и после преодоления скоростного предела, но по мнению учёных, в один момент, температура тела перестанет повышаться.

Руководствуясь известными научными фактами, проведём теоретический опыт и попытаемся узнать, что произойдёт, если бесконечно долго нагревать какое-то вещество.

Для эксперимента будем использовать воду

Дело в том, что скорость частиц воды вряд-ли когда-нибудь достигнет около световой скорости, поскольку молекулы воды начнут распадаться на атомы уже после достижения 1000 С. В результате распада образуются атомы кислорода и водорода. А при дальнейшем нагрева воды, атомы начнут терять свою целостность и произойдёт атомный распад вещества. В результате образуются электроны и атомные ядра, то есть ионизированная плазма. При продолжении нагревания до 20 миллиардов градусов, материя распадется на ещё более мелкие частицы, и атомные ядра расколются на нейтроны и протоны.

При достижении отметки в 2 триллиона градусов наиболее прочные связи начнут разрываться, образуя элементарные частицы – кварки и глюоны. Но даже это не минимальная единица существования материи.

Если мы увеличим температуру… ну, не воды, а уже нашей «глюоновой плазмы» в 1000 раз, то получим в итоге однородную радиацию, излучение, такое как свет. Но это ещё не предел. Мы имеем возможность добавить в наш суп ещё немного энергии и увеличить его температуру. Сколько так ещё может продолжаться? Этот процесс кончится когда энергия настолько сожмется в пространстве, что начнется формирование чёрных дыр, которые самоуничтожаться сразу после своего образования.

Науке удалось измерить этот энергетический предел. Он равен 1,416808*10 32 Кельвина. Эта величина названа планковской и она самая высокая температура во Вселенной. Но чисто гипотетически, учитывая масштабы вселенской энергии, мы может продолжать нагревать нашу систему. Но пока точно неизвестно, что может случится при преодолении максимальной точки температурного состояния вещества. Будущее покажет!

Источник

Абсолютной максимальной температурой является температура Планка

Есть ли максимальная температура?

Но как насчет самой высокой температуры? Есть ли абсолютная жара?

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте посмотрим, какие высокие температуры есть в нашем мире и во Вселенной.

Какая самая высокая температура на Земле?

Самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная на поверхности Земли, составляет 56,7 ° C. Этот максимум зафиксирован в 1913 году в Долине Смерти в Калифорнии, США. Но, как известно, этой температуре очень далеко до самой высокой температуры во Вселенной.

Какая самая высокая температура на Солнце?

Очевидно, что Солнце – это первое, что всплывает в нашей голове, когда мы думаем о самых горячих вещах во Вселенной или, по крайней мере, о нашей Солнечной системе. Температура на его поверхности составляет около 5500 ° C, в то время как в его ядре температура может достигать 15 миллионов ° C.

Чтобы понять, насколько это жарко, попробуйте представить, что до этой температуры мы нагрели железный шар. Тепло от этого шара мгновенно убило бы все живое в радиусе 2000 километров! Если вам все еще недостаточно жарко, давайте посмотрим на звезды, которые даже горячее нашего Солнца.

Есть ли звезды с температурой больше Солнца?

Конечно. Довольно невзрачный белый карлик в туманности Красный Паук сияет при температуре 300 000 ° C, которая более чем в 50 раз горячее поверхности нашего Солнца. Еще круче этого есть квазары, где сжигается в 100 раз больше энергии, чем во всем Млечном Пути! Газ вокруг квазара может достигать температуры 80 миллионов ° C.

Субатомные температуры

Как видите, мы все выше и выше поднимаемся по температурной лестнице Вселенной. Далее нам снова нужно вернуться из космоса на на Землю. Самая высокая температура, с которой мы когда-либо сталкивались, зафиксирована в Большом адронном коллайдере. Находясь в Швейцарии, эта машина используется учеными для наблюдения за событиями, происходящими во время высокоскоростных столкновений между атомными частицами.

Когда частицы, ускоренные до околосветной скорости, сталкиваются вместе, выделяется невероятное количество энергии. Так, в течение доли секунды температура достигает 4 триллионов ° C, что намного выше, чем при взрыве сверхновой или ядерном взрыве! Эта температура достаточно высока, чтобы растопить даже субатомные частицы, сделав из них грязный суп.

Помимо того, что температура Планка является самой высокой температурой, когда-либо теоретически достигнутой в нашей Вселенной, физики предполагают, что при любой температуре, превышающей стандарт Планка, гравитационные силы затронутых частиц станут настолько сильными, что они могут создать черную дыру. Черная дыра, которая создается из энергии, а не из материи, называется «кугельблиц». Наши общепринятые в настоящее время модели физики рушатся на фоне этого явления, оставляя многие вопросы без ответа.

Если вы что-то не поняли, предлагаем посмотреть этот ролик, из которого вы обязательно поймете многие вещи по этой теме:

Какую самую высокую температуру может пережить человек?

Источник