La forma más sencilla de reducir la temperatura de algo es ponerlo en una situación en la que pueda intercambiar energía con algo a una temperatura más baja. Como no sabemos nada en el cero absoluto, esto no se puede usar para llevar algo al cero absoluto.
Otra forma de bajar la temperatura de algo es el enfriamiento por evaporación. Básicamente, lo que sucede es que la presión por encima o alrededor de la muestra se reduce enormemente, y las moléculas de la muestra que tienen suficiente energía para evaporarse no es probable que golpeen a otras moléculas de gas y reboten en la muestra.
A medida que esto sucede, la muestra pierde más y más de sus moléculas más energéticas, y con cada vez menos energía cinética en las moléculas restantes, la muestra se enfría más y más. Pero este proceso es gradual y limitado si la muestra con la que comienza era líquida. Una vez que se enfría lo suficiente como para solidificarse, la velocidad de evaporación (sublimación) disminuye y nunca llegarás a cero absoluto de esta manera.
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Nota: Este es un proceso realmente “genial”. Un grupo de mis alumnos utilizó esto para solidificar el oxígeno comenzando con oxígeno líquido.
Si el material permanece líquido a temperaturas muy bajas, puede acercarse al cero absoluto, pero nadie ha podido utilizar este método para alcanzar el cero absoluto a partir de helio o hidrógeno. En algún momento, el contacto con un entorno más cálido limitará el proceso, incluso si los alrededores mismos se han enfriado a una pequeña fracción de Kelvin desde cero absoluto.
Parece entonces que para alcanzar el cero absoluto sería necesario aislar completamente una muestra de cualquier cosa en el resto del universo que pudiera irradiar energía hacia la muestra. Podría intentar hacer reflectores perfectos para mantener la radiación alejada de la muestra, pero los reflectores no estarían en cero absoluto e irradiarían energía hacia la muestra.
Hay algo llamado enfriamiento por láser (enfriamiento por láser). Esto implica conseguir átomos o moléculas para absorber fotones láser y reemitirlos de una manera que reduzca el momento de las partículas en el marco de referencia local. Las temperaturas pueden reducirse rápida y temporalmente a valores muy bajos de esta manera. Incluso podría ser posible hacer que algunas de las partículas se muevan tan lentamente durante una pequeña fracción de segundo que su movimiento residual parece estar de acuerdo con la “energía de punto cero” que sería la energía de partícula cinética más baja que las partículas pueden tener en un sistema Introducción a la energía de punto cero
El problema allí, incluso si esto se logró, y no ha sido, hasta donde sé, es que la temperatura es una propiedad estadística de un sistema de partículas. No es una propiedad de una sola partícula o incluso de unas pocas partículas. Siempre debería ser posible al menos imaginar un marco de referencia con respecto al cual una sola partícula tendría el movimiento mínimo permitido por la mecánica cuántica, pero dado que una sola partícula no tiene una temperatura de su energía cinética, el cero absoluto todavía no han sido alcanzados
Entonces, el cero absoluto no se puede lograr al reducir los movimientos de las partículas individuales, y no se puede lograr al deshacerse de todas las partículas que se mueven demasiado rápido para que la muestra esté en cero absoluto. Como no conozco ninguna otra forma general de bajar las temperaturas, parece que no se puede lograr. Al menos no en un tiempo finito.
Si el universo en el que estamos se expande y dura para siempre, en el límite a medida que el tiempo se acerca a cero, es posible que todo asintóticamente se dirija hacia la temperatura cero.
