絕對零度（absolute zero）是熱力學的最低溫度，是粒子动能低到量子力学最低点时物质的温度, 當溫度很低的時候，粒子物質波的波長很長，粒子與粒子之間的物質波有很大的重疊，因此量子力學的效應就會變得很明顯

绝对零度[编辑]

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關於與「绝对零度」同名的其他主题，詳見「绝对零度 (消歧義)」。

絕對零度（absolute zero）是熱力學的最低溫度，是粒子动能低到量子力学最低点时物质的温度。绝对零度是僅存於理論的下限值，其熱力學溫標寫成K，等於攝氏溫標零下273.15度（−273.15℃）。
物質的溫度取決於其內原子、分子等粒子的動能。根據麥克斯韋-玻爾茲曼分佈，粒子動能越高，物質溫度就越高。理論上，若粒子動能低到量子力學的最低點時，物質即達到絕對零度，不能再低。然而，根據熱力學第二定律，絕對零度永遠無法達到，只可無限逼近。因為任何空間必然存有能量和熱量，也不斷進行相互轉換而不消失。所以絕對零度是不存在的，除非該空間自始即無任何能量熱量。在此一空間，所有物質完全沒有粒子振動，其總體積並且為零。
有關物質接近絕對零度時的行為，可初步觀察熱德布洛伊波長（Thermal de Broglie wavelength）。定義如下：

其中為普朗克常數、為粒子的質量、為波茲曼常數、為絕對溫度。可見熱德布洛伊波長與絕對溫度的平方根成反比，因此當溫度很低的時候，粒子物質波的波長很長，粒子與粒子之間的物質波有很大的重疊，因此量子力學的效應就會變得很明顯。著名的現象之一就是玻色-愛因斯坦凝聚，玻色-愛因斯坦凝聚在1995年首次被實驗證實，當時溫度降至只有1.7×10^-7 K。

目录

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• 1 逼近絕對零度
• 2 接近絕對零度時的熱力學
• 3 負溫度
• 4 參見
• 5 参考文献

逼近絕對零度[编辑]

和外太空宇宙背景輻射的3K溫度做比較，實現玻色-愛因斯坦凝聚的溫度1.7×10^-7K遠小於3K，可知在實驗上要實現玻色-愛因斯坦凝聚是非常困難的。要製造出如此極低的溫度環境，主要的技術是雷射冷卻和蒸發冷卻。

• 雷射冷卻
• 蒸發冷卻

接近絕對零度時的熱力學[编辑]

負溫度[编辑]

主条目：负温度

在常用的摄式或华式温标下，以负数形式表示的温度只是单纯的比此两种表示方式下的0度更低的温度。某些特定的系统（英语：Thermodynamic system）可以达到真正意义下的负温度。也就是说，其热力学定义下的温度（以热力学温标表示）可以是一个负的值。一个具有负温度的系统并不是说它比绝对零度更冷。洽洽相反，从感官上来讲，具有负温度的系统比任意一个具有正温度的系统都更热一些。也就是说，当分别具有正负温度的两个系统接触时，热量会由负温度系统流向正温度系统。^[1]
大多数常见的系统都无法达到负温度，因为增加能量也会使得它们的熵增加的。但是，某些系统存在能量持有的上限，当能量达到这个上限时，它们的熵实际上会减少。因为温度是由能量和熵之间的关系来定义的，所以即使能量在不停的增加，这个系统的温度仍会变成负值。^[1]所以，当能量增加时，对于处于负温度的系统，描述其状态的玻尔兹曼因子会增大而不是减小。因此，没有一个完备的系统——包括电磁系统——能够达到负温度，这是因为能量状态不会达到最大，所以不会有负温度出现。但是，对于准均衡系统（如因自旋而导致不均衡的电磁场）这一理论并不适用，所以准均衡系统是可能达到负温度的。
2013年1月3日，有物理学家声称首次制造出了高等自由态的负温度系统，该系统是由钾原子组成的量子气体