作者caseypie (吟游诗人)
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标题Re: [分享] 极限的养成--雷射冷却在台湾(下)
时间Thu Sep 16 15:29:16 2010
※ 引述《SakuraWars (删我帐号???)》之铭言:
: 这一系列的文章挺精彩的
: 虽然文章有些细节处我不是很认同不过可以说是瑕不掩瑜
: 在这边我有兴趣跟大家讨论的是 0K 真的是科学上的最低温吗?
: 我想本板大部份的板友应该都知道在 0K 的环境中理论上分子是无法有任何运动的
: 不过事实上即使是 0K 分子键结的震动理论上却还是存在的
: 比方说氢分子 H-H 在 0K 虽然不会有移动与转动
: 不过本身会有类似 H---H => H-H => H---H 的周期性震动
: 是不是有可能有比 0K 更低的温度让分子键结的震动也冻住呢?
呃,我有个问题
在0K时氢气是会固化的,变成固态氢,所以应该没有单纯的氢分子存在
唯一在0K不会固化的元素只有氦,在4.2K时会直接由液态氦变成超流体,也变成BEC
除非原本的氢气团过於稀薄,则不会凝结/凝固,维持气体状
这样一来,大致上就可以看成各个氢分子分别独立,不互相影响
这样才应该会有你说的氢分子键结振动
而这个振动的来源则可以用量子力学来解释:
把键结想成弹簧,那麽,氢分子就变成谐振子,持续做简谐震荡
根据量子力学,一个简谐震荡系统的能量,是(n+1/2)hf
n是0或任意正整数(量子化条件)、h是蒲朗克常数、f是系统基础频率
室温下,氢分子的n非常大,然後随着温度降低,n逐渐减小
但是,即使n是0,系统依然会有一个hf/2的最低能量,不可能让能量变成0
这个「零点震荡」的来源,是量子力学的测不准定理
因此,要靠降温把这个震荡也冻结是不可能的事情
要说小於0K的温度,倒真的是有些例子
按照统计力学下的定义,某些系统可以出现任意大小的负温度值
不过在那些系统里。温度并不是什麽很有意义的物理量,所以也是没有影响
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◆ From: 71.79.234.205
1F:推 kratistos:负温很有意思,因为它实际上比任何正温都还要"热"XD 09/16 16:45
2F:推 SakuraWars:固体不是也应该有分子键结震动吗? 09/16 16:47
3F:→ SakuraWars:就像冰一样保留有 H2O 的所有震动模式 09/16 16:48
4F:→ SakuraWars:量子力学最低能阶还保有能量我知道,也因此我才在想是 09/16 16:50
5F:→ SakuraWars:不是有可能有更低的温度让这最低能量都不存在 XD 09/16 16:50
6F:→ SakuraWars:不过看了上面两位的解说看来理论上果然还是不可能的 XD 09/16 16:51