[include(틀:통계역학)] [목차] == 개요 == {{{+1 Absolute Zero · [[絶]][[對]][[零]][[度]]}}} [[절대온도]]를 나타내는 [[켈빈]] 단위계([[K]])에서 최저점인 0 K를 가리키는 말. [[섭씨]]로는 -273.15도[* 샤를의 법칙에 의해 기체의 부피가 '''이론상으로''' 0이 된다.] 를 말한다. == 물리학에서 말하는 절대 영도 == [[열역학]]적인 계에서 열적 [[엔트로피]](Thermal Entropy)가 0인 상태를 의미한다. 쉽게 말하면 [[분자]]의 운동이 완전히 정지하는 온도다. 0K 상태는 열역학 제3법칙에 따라 바닥 상태가 되며, 이 상태에서도 불확정성 원리에 따라 바닥 상태에서의 영점 에너지(zero point energy)[* 양자역학계에서 가질 수 있는 가장 작은 에너지 상태며, 진공(vacuum) 에너지라고 하기도 한다. ((1/2)h만큼의 에너지를 가지며, h는 플랑크 상수다.]를 가진다. 최근 연구에 따르면, 진공 요동(vacuum fluctuations)에 의해 생성되는 진공에너지가 영점에너지의 양과 거의 일치한다고 한다. [[http://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EC%A7%84%EA%B3%B5%EC%9D%80-%EC%A0%95%EB%A7%90-%EB%B9%84%EC%96%B4%EC%9E%88%EC%9D%84%EA%B9%8C%EC%A7%84%EA%B3%B5%EC%9D%98-%EB%B9%84%EB%B0%80%EC%9D%84-%ED%92%80%EB%8B%A4 |관련기사]] [[SI 단위]]에서는 [[루트비히 볼츠만|볼츠만]] 상수 <math> k_B = \frac{ R }{ N_0 } = 1.380 649 \times 10^{ -23 }\ \mathrm{J \cdot K}^{ -1 } </math>로 정의된다. 우주 멸망 이론 중 가장 유력한 [[빅 프리즈]]에서 마지막 [[블랙홀]]이 증발하고 그곳에서 방출된 [[양성자]]마저 모두 붕괴되어 사라진다면 우주의 모든 구역은 절대영도의 온도로 균일하게 맞추어지게 되며, 엔트로피리학에서 말하는 [[열역학]]적인 계에서 열적 [[엔트로피]](Thermal Entropy)가 완벽히 0인 상태가 된다. 이쯤되면 더 이상 시간마저도 의미가 없을 정도로 영원히 아무 일도 일어나지 않게 된다. == 음의 절대온도? == 결론부터 말하면 온도의 정의상 가능하다. [[http://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EC%A0%88%EB%8C%80-%EC%98%81%EB%8F%84%EB%B3%B4%EB%8B%A4-%EB%8D%94-%EB%82%AE%EC%9D%80-%EC%98%A8%EB%8F%84%EA%B0%80-%EC%9E%88%EB%8B%A4|#]] [[켈빈]] 단위로 표기한 온도 자체는 음수로 나타나지만, 일반적으로 생각하는 온도의 개념과는 다르게 보아야 하며, 오히려 절대 영도보다 높은 에너지 상태를 가지는 온도를 말한다. 2000년 실험적으로 도달한 최저의 온도는 280 pK(2.8x10^^-10^^ K)이며[* Wisniak, Negative absolute temperatures a novelty, J.Chem.Edu. 2000] 준위의 수가 실질적으로 유한하게 된 계(예: 극저온으로 냉각된 고체 LiF 속의 F핵)에서는 [[열역학]] 3법칙을 우회하여 음수의 온도(T<0)를 가지게 할 수 있다. 단, 이는 절대 영도보다 낮은 온도는 아니며, 오히려 양의 온도를 가진 온도보다 높은 에너지 상태를 가진다. 이는 우회라기보다는 [[엔트로피]]의 정의상 당연한 일일 수가 있는데, 이런 현상을 [[http://cryo.gsfc.nasa.gov/introduction/neg_Kelvin.html|음의 절대온도]](Negative Absolute Temperature, 줄여서 NAT)라고 한다. 이론적으로 설명하면 다음과 같다. 수많은 자기 모멘트 업/다운을 지닌 [[입자]]들로 구성된 계를 생각해 보자. 여기 위쪽 방향으로 자기장을 걸어 주면, T=+0일 때 모든 입자가 위쪽 방향으로 정렬된다. T가 높아질수록 입자의 요동이 커지기 때문에 아래쪽 모멘트를 지닌 입자들의 비율이 점점 커지고, 그것이 1/2인 경우가(접근 가능 상태 수가 최다이므로) T = ∞가 된다. 그런데 이 상태를 넘어서, 아래 방향 모멘트를 지닌 입자의 비율이 여기서 더 늘어난다고 여겨 보자. 이때는 점점 접근 가능 상태 수가 줄어들기 때문에 ΔS는 음수다. 흔히들 엔트로피의 정의라고 알고 있는 dS = dQ/T는 사실 [[엔트로피]]가 아니라 '''[[온도]]의 정의'''인데,(열역학적으로 온도는 엔트로피보다 하위로 정의되는 양이다.) 따라서 '에너지 증가, 엔트로피 감소'라는 예제의 상황에서 이때의 온도는 음수가 된다. 그리고 모든 입자가 아래 방향 모멘트로 정렬된다면, 이때가 T=-0이다. '[[온도계]]'처럼 한 줄로 표시한다면 다음과 같다. ||+0 K → +∞ K → -∞ K → -0 K|| 따라서 음의 온도는 보통의 온도[* 양의 온도, 무한대 온도를 뜻함]보다도 오히려 훨씬 뜨거운, '''아주 엄청나게 높은 온도'''가 된다. 또한 동일 논문에서 실험적으로 도달한 [[A라고 쓰고 B라고 읽는다|최저(라 쓰고 최고라 읽는)]] [[온도]]는 -750 pK(-7.5 x 10^^-10^^ K)이다. == [[/대중매체|대중매체]] == [include(틀:상세 내용, 문서명=절대영도/대중매체)] [[분류:물리학]]