¿Cuál es la temperatura más alta en el universo conocido y podríamos alcanzarla?

Por lo que sabemos sobre nuestro Universo, la temperatura más fría posible es cero grados Kelvin «absolutos», o -273,15 grados Celsius (-459,67 grados Fahrenheit). Pero, ¿qué pasa con la temperatura más alta posible?

La física es un poco confusa sobre cómo se ve el más caliente del calor absoluto, pero teóricamente hablando, tal cosa existe, o al menos existió, una vez. se llama el Temperatura de Planckpero, como todo en la vida, tampoco es tan sencillo.

¿Cuál es la temperatura, de todos modos?

Lo primero que podría venir a la mente al pensar en la temperatura podría ser una descripción de cuánto calor contiene un objeto. O, para el caso, no contiene.

Calor, o energía térmica, es una parte importante de la explicación. Nuestra comprensión intuitiva del calor es que fluye de fuentes con temperaturas más altas a aquellas con temperaturas más bajas, como una taza de té humeante que se enfría cuando la soplamos.

En términos físicos, la energía térmica es más como un promedio de movimiento aleatorio en un sistema, generalmente entre partículas como átomos y moléculas. Coloque dos objetos con cantidades variables de energía térmica lo suficientemente cerca como para que se toquen entre sí, y los movimientos aleatorios se combinarán hasta que los dos objetos estén en equilibrio. Como forma de energía, el calor se mide en unidades de joules.

Temperaturapor otro lado, describe la transferencia de energía desde las regiones más cálidas hasta las regiones más frías, al menos en teoría. Por lo general, se describe como una escala, en unidades como Kelvin, Celsius o Fahrenheit. La llama de una vela puede tener una temperatura alta en comparación con un iceberg, pero la cantidad de energía térmica en su mecha calentada no hará mucha diferencia cuando se coloca contra la montaña de agua congelada.

¿Qué es el cero absoluto entonces?

cero absoluto es una temperatura, por lo que es una medida de la transferencia relativa de energía térmica. En teoría, marca un punto en una escala de temperatura donde no se puede quitar más energía térmica de un sistema, gracias a las leyes de termodinámica.

En términos prácticos, este punto preciso está siempre fuera de alcance. Pero podemos abordarlo tentadoramente: todo lo que necesitamos son formas de reducir la cantidad promedio de energía térmica distribuida entre las partículas en un sistema, tal vez usando láseres o el buen tipo de campo magnético oscilante.

Pero al final del día, siempre hay un promedio de energía que dejará la temperatura una fracción por encima del límite teórico de lo que se puede extraer.

¿Cuál es la temperatura más alta posible?

Si el cero absoluto establece un límite en tracción energía térmica de un sistema, no hace falta decir que también hay un límite en la cantidad de energía térmica que podemos introducir en él. Hay. De hecho, existen algunas limitaciones, que dependen precisamente del tipo de sistema del que estemos hablando.

En un extremo hay algo llamado Temperatura de Plancky es equivalente a 1.417 x 10³² Kelvin (o algo así como 141 millones de millones de millones de millones de grados). Esto es a lo que la gente se refiere a menudo como «calor absoluto». Nada en el Universo de hoy se acerca a este tipo de temperaturas, pero existió por un breve momento en los albores de los tiempos. En esa fracción de segundo -una única unidad de tiempo de Planck, de hecho- cuando el tamaño del Universo era de sólo una longitud de Planck, el movimiento aleatorio de su contenido era casi tan extremo como podía ser.

Más caliente, y fuerzas como el electromagnetismo y las fuerzas nucleares estarían a la par con la fuerza de la gravedad. Explicar cómo se ve requiere una física que aún no dominamos, una física que une lo que sabemos de la mecánica cuántica con la de Einstein. teoría general de la relatividad.

Estas también son condiciones bastante específicas. El tiempo y el espacio nunca volverán a estar tan confinados. Hoy, lo mejor que el Universo puede manejar es míseros trillones de grados creamos cuando aplastamos átomos en un colisionador.

Lo opuesto al cero absoluto

Pero hay otra forma de ver el calor, una que pone patas arriba toda la cuestión de la temperatura.

Tenga en cuenta que la energía térmica describe un promedio de movimiento entre las partes de un sistema. Todo lo que se necesita es que un pequeño porcentaje de sus partículas vuele caóticamente para calificar como «caliente».

Entonces, ¿qué pasa si invertimos este estado y tenemos muchas más partículas rápidas que partículas lentas? Esto es lo que los físicos llaman una inversión. Distribución de Maxwell-Boltzmany curiosamente se describe usando valores que van por debajo del cero absoluto.

Este extraño sistema parece alterar las reglas de la física. No solo lo cuantificamos como negativo al cero absoluto, sino que técnicamente es más caliente que cualquier valor positivo. Literalmente más caliente que caliente.

Como rareza estadística, no es algo que encontraríamos en ningún rincón natural del Universo. Por un lado, requeriría una cantidad infinita de energía, y más.

Eso no significa que no podamos torcer un poco las reglas y hacer algo así. En 2013 se ha demostrado por físicos de la Universidad Ludwig-Maximilians de Munich y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica de Alemania; sin embargo, han utilizado gases atómicos en contextos muy específicos, que imponen sus propios límites superiores de energía.

Los resultados Eran un sistema estable de partículas con tanta energía cinética, que se hizo imposible hundirse más. La única forma de describir este arreglo particular era usar una escala de temperatura que fuera en Kelvin negativo, o varias milmillonésimas de grado por debajo del cero absoluto.

En teoría, un estado tan extraño podría absorber energía térmica no solo de los espacios más calientes, sino también de los espacios más fríos, convirtiéndolo en un verdadero monstruo de temperaturas extremas.

En este rincón diabólico del Universo, una máquina sería capaz de operar con más del 100% de eficiencia alimentándose tanto de calor como de frío, pareciendo burlarse de las leyes de la termodinámica.

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