Apakah Suhu Paling Hangat Kemungkinan?

2024 Pengarang: Sherilyn Boyd | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 09:39

Idea mata air panas mutlak dari sepupunya yang terkenal, sifar mutlak, yang, seperti yang anda boleh ingat, adalah 0 K, -273.15 ° C atau -459.67 ° F. Dan walaupun penjelasan ringkas suhu paling rendah akan menyatakannya titik di mana perkara berhenti bergerak, ini secara teknikalnya salah. Sifar mutlak sebenarnya adalah titik di mana gerakan molekul tidak lagi menghasilkan haba (tetapi mempunyai tenaga sifar-point).

Sebaliknya, mutlak panas, kemudian, boleh ditakrifkan sebagai titik di mana gerakan molekul tidak dapat menghasilkan apa-apa lagi haba, tidak kira apa keadaannya.

Dalam Model Piawai alam semesta, suhu paling hangat yang pernah berlaku berlaku pecahan sesaat (10^-43) selepas Big Bang. Dalam tempoh masa yang kecil (dipanggil satu masa Planck), alam semesta dianggap hanya satu panjang Planck kecil (10^-35 meter) dan telah mencapai suhu panas pada 10 saat³² K (dipanggil suhu Planck). Sebagai perbandingan, Matahari kita adalah kurang 1.571 x 10⁷ K di pusatnya dan suhu tertinggi yang pernah dicipta oleh lelaki kini ialah 5.5 X 10¹² K.

Di luar suhu Planck menjadi suhu paling hangat yang pernah dicapai secara teoritis di alam semesta kita, ahli fizik menghipnotiskan bahawa pada mana-mana suhu lebih tinggi daripada Planck, daya graviti zarah-zarah yang terjejas akan menjadi sama kuat dengan kuasa-kuasa asas yang lain (nuklear elektromagnetik dan lemah dan kuat) menyebabkan kesemua empat bersatu sebagai satu daya. Apa yang berlaku kemudian? Tiada siapa yang tahu seperti model fizik konvensional yang ditolak selepas itu. Sudah tentu, semua ini adalah teori, kerana tiada siapa yang belum menghasilkan teori graviti kuantum yang diterima. Seperti yang dijelaskan oleh pencapaian Nobel Steven Weinberg, apa yang berlaku pada suhu melebihi 10³² K masih dikaburkan oleh "kerudung".

Perlu diingatkan bahawa tidak semua ahli fizik mengikuti Model Standard, dan ada yang lebih suka, misalnya, Teori String, yang cuba untuk menggambarkan semua empat kekuatan asas sebagai manifestasi yang berbeza dari satu objek asas (rentetan). Untuk ahli teori rentetan, suhu tertinggi mungkin jauh lebih rendah daripada yang diperkatakan oleh Model Standard; yang dipanggil suhu Hagedorn, adalah titik di mana perkara biasa tidak lagi stabil dan sama ada "menguap" atau berubah menjadi bahan quark. Di bawah teori ini, titik di mana ia berlaku, atau panas mutlak, dianggap hanya 10³⁰ K, atau kira-kira 1% suhu Planck.

Fakta Bonus:

• Walaupun pemanasan sesuatu di mana-mana dekat dengan suhu Planck jauh melebihi teknologi kami pada masa ini, sesuatu yang mendinginkan untuk menutup sifar mutlak tidak. Misalnya, penyelidik di MIT 2015 berjaya menyejukkan molekul kalium natrium ke hanya 500 nanokelvin atau 500 bilion pada 1 K.
• Sekurang-kurangnya satu haiwan boleh hidup sejuk mendekati sifar mutlak - tardigrade itu. Juga dikenal sebagai beruang air, makhluk mikroskopik ini telah terbukti dapat bertahan yang dibekukan selama beberapa minit pada 1 derajat di atas sifar mutlak. Ia juga boleh bertahan dipanaskan pada suhu yang jauh melebihi suhu air mendidih. Bukan satu-satunya cara hidup yang luar biasa, tardigrade dapat bertahan dengan banyak ekstrem lain yang kita manusia akan mati dengan serta-merta. Anda boleh mengetahui lebih lanjut tentang makhluk-makhluk yang menarik ini yang mungkin sedang hangout di halaman belakang anda di sini: The Amazing Tardigrade
• Hanya untuk bersenang-senang: Tenaga yang diperlukan untuk menghentikan Bumi mengorbit Matahari adalah kira-kira 2.6478 × 10³³ joules atau 7.3551 × 10²⁹ jam watt atau 6.3285 x 10¹⁷ megatons TNT. Sebagai rujukan, letupan nuklear terbesar yang pernah diletupkan (Tsar Bomba oleh Kesatuan Soviet) "hanya" menghasilkan 50 megatons bernilai tenaga TNT. Oleh itu, ia memerlukan kira-kira 12,657,000,000,000,000 dari bom nuklear yang diletupkan di lokasi yang betul untuk menghalang Bumi dalam jejaknya di orbitnya mengelilingi Matahari.
• Hebatnya, jika kita benar-benar mampu menukar perkara dengan sempurna kepada tenaga dengan 1 kg bahan yang telah dimusnahkan sepenuhnya, tenaga yang dihasilkan dari jumlah kecil bahan sekitar 42,95 mega ton TNT. Oleh itu lelaki dewasa yang beratnya sekitar £ 200 mempunyai tempat di sekitar 4000 megatons potensi TNT dalam perkara mereka jika benar-benar dimusnahkan. Ini adalah lebih kurang 80 kali lebih banyak tenaga daripada yang dihasilkan oleh Tzar Bomba yang dinyatakan di atas, yang menghasilkan letupan sekitar 1,400 kali lebih kuat daripada letupan gabungan bom yang digugurkan di Hiroshima dan Nagasaki. Untuk menggambarkan lebih lanjut, 1 megaton TNT, apabila ditukar kepada jam kilowatt, membuat kuasa yang mencukupi untuk menguasai rumah rata-rata Amerika selama kira-kira 100,000 tahun. Ia juga cukup untuk menguasai seluruh Amerika Syarikat selama lebih kurang 3 hari. Jadi 1 kg sesetengah perkara yang akan dihapuskan sepenuhnya akan dapat menguasai keseluruhan Amerika Syarikat selama kira-kira empat bulan. Seorang lelaki dewasa dewasa kemudian, apabila benar-benar dimusnahkan, akan menghasilkan tenaga yang mencukupi untuk menguatkan A.S. selama 30 tahun jika kita dapat memanfaatkan semua tenaga itu. Krisis tenaga diselesaikan. 😉
• Pada skala yang benar-benar membingungkan, ledakan supernova tipikal akan memberi kira-kira 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000 megatons TNT.