Cамая высокая температура во Вселенной
Какая температура самая большая во Вселенной?
Это поразительно, но самая высокая температура во Вселенной в 10 триллионов градусов по Цельсию была получена искусственным путем на Земле. Абсолютный рекорд температуры был установлен 7 ноября 2010 года в Швейцарии при эксперименте на Большом адронном коллайдере — БАК (самом мощном в мире ускорителе частиц).
В рамках эксперимента на БАК ученые поставили задачу — получить кварк-глюонную плазму, которая заполняла Вселенную в первые мгновения ее возникновения после Большого взрыва. С этой целью на скорости, близкой к скорости света, ученые столкнули пучки ионов свинца, обладающие колоссальной энергией. При столкновении тяжелых ионов начали возникать «мини-большие взрывы» — плотные огненные сферы, имевшие столь чудовищную температуру. При таких температурах и энергиях ядра атомов буквально плавятся и образуют «бульон» из составляющих их кварков и глюонов. В результате в лабораторных условиях и была получена кварк-глюонная плазма с самой высокой температурой с момента возникновения Вселенной.
До этого ни в одном эксперименте ученым еще не удавалось получить столь немыслимо высокой температуры. Для сравнения: температура распада протонов и нейтронов составляет 2 триллиона градусов по Цельсию, температура нейтронной звезды, которая формируется сразу после взрыва сверхновой, составляет 100 миллиардов градусов.
Выше температуры звезд
Согласно спектральной классификации Моргана-Кинана все звезды делятся на следующие классы по светимости, размеру и температуре:
О — голубые гиганты — 30000-60000 гр. Кельвина (Вега)
В — бело-голубые гиганты 10000-30000 гр. Кельвина (Сириус)
А — белые гиганты 7500-10000 гр. Кельвина (Альтаир)
F — желто-белые звезды 6000-7500 гр. Кельвина (Капелла)
G — желтые карлики 5000-6000 гр. Кельвина (Солнце)
К — оранжевые звезды 3500-5000 гр. Кельвина (не знаю примера)
М — красные гиганты 2000-3500 гр. Кельвина (Антарес)
Наше родное Солнце относится к желтым карликам и имеет температуру ядра в 50 миллионов градусов. Таким образом, температура полученной кварк-глюонной плазмы в 200 тысяч раз превысила температуру ядра Солнца. В тоже время в окружающем космосе обычно царит первозданный холод, так как средняя температура Вселенной только на 0,7 градуса выше абсолютного нуля.
Но почему при столкновении ионов свинца получаются такие высокие температуры?
Все дело в заряде частиц. Чем он больше, тем больше энергия, до которой частица разгоняется в поле коллайдера. Кроме того, ион сам по себе довольно крупный объект. Поэтому при столкновении таких частиц, да еще разогнанных до огромных энергий, и рождается вещество с фантастической температурой.
Кстати, они (ионы) никакой опасности не представляют, так как количество сверх-разогретого вещества очень мизерное, меньше, чем атом.
Прежний рекорд- 4 триллиона градусов, установленный в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), продержался всего пару месяцев. Для этого в коллайдере сталкивали ионы золота. Но уже тогда многие ученые предсказывали, что БАК превзойдет этот рекорд, ведь ионы свинца значительно тяжелее ионов золота.
Полученная учеными рекордная температура в 10 триллионов градусов по Цельсию держалась только несколько миллисекунд, но за это время было получено столько интересных данных, что на их анализ пришлось потратить несколько лет. Проводилось множество измерений и полученные данные многократно уточнялись и перепроверялись. После того как появилась уверенность, что кварк-глюонная плазма была получена, различные показатели пересчитали в давление и рекордную температуру.
В течение считанных микросекунд после Большого Взрыва Вселенная состояла из аналогичной кварк-глюонной плазмы, которая представляет собой не ионизированный газ, а скорее жидкость, лишенную вязкости и текущую почти без трения. В дальнейшем (по мере остывания) кварки объединяются в нейтроны и протоны, а уже из них возникают ядра атомов.
Что дальше?
Физики уверены, что при помощи БАК им удалось поймать мгновение перед тем, как плазма конденсировалась в адроны и мгновение до того, как было создано неравновесное состояние между материей и антиматерией (в другом случае наша Вселенная была бы наполнена лишь чистой энергией). Таким образом, проводимые исследования позволяют лучше понять процессы, которые происходили на ранних стадиях развития космоса. В конечном итоге ученые надеются еще больше приблизиться к пониманию того, как и почему из массы однородного кварк-глюонного «супа» возникла существующая материя
Возникновение такого особого состояния вещества, как кварк-глюонная плазма, является ключевым предсказанием квантовой хромодинамики. Согласно ей, по мере того, как ученым удастся воссоздавать условия все более ранних моментов эволюции нашей Вселенной, они увидят как, так называемое сильное взаимодействие, удерживающее нейтроны и протоны внутри атомного ядра, сойдет на нет.
Теперь с помощью установленного на БАКе детектора ALICE массой в 10 тысяч тонн, ученые смогут изучать условия, существовавшие во Вселенной всего через миллисекунду после давшего ей начало Большого взрыва.
Источник
Какая температура во Вселенной самая высокая?
Каждый атом во Вселенной любит тепло. Мельчайшие частички материи любят тепло настолько, что атомы и субатомные частицы вибрируют все сильнее и движутся все быстрее, когда они горячие. Чем они горячее, тем быстрее движутся. И точно так же, чем они холоднее, тем они медленнее. При абсолютном нуле (-273 градусов по Цельсию) все движения атомов полностью останавливаются. Холоднее быть не может — это самая низкая температура. Сделать что-то холоднее — это как пытаться сделать прямую стрелку еще прямее.
Что самое горячее во Вселенной?
А вот что касается самых горячих температур во Вселенной, самое горячее, что только можно представить (и увидеть), находится гораздо ближе к нам, чем вы думали. Самое горячее место находится на Земле, и это Большой адронный коллайдер (БАК). Когда он сталкивает частицы золота между собой, на долю секунды температура достигает 7,2 триллиона градусов Фаренгейта. В цельсиях это 4 триллиона. Это горячее, чем взрыв сверхновой.
Что может быть еще горячее?
Теоретически, температура может быть еще выше. Первым претендентом на самую высокую температуру будет температура Планка, которая равна 10 32 Кельвинов, или 100 миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов градусов. Перечитайте, сколько миллионов, еще раз. Такую температуру просто невозможно представить. Как и это число. Одно дело, когда температура тысячу градусов или даже триллион. Но вот столько? Как это вообще? У нас нет слов, которые сравнивают такие большие вещи. Сказать, что 10 32 Кельвинов — это горячо, это как сказать, что вселенная занимает некоторое пространство.
Почему температура Планка может быть максимальной?
Потому что настолько жарко может быть в нормальной физике. Если будет еще жарче, обычная физика работать не будет. Начнут происходить странные вещи. Гравитационная сила станет такой же сильной, как и три другие природные силы (электромагнетизм, сильная и слабая ядерная силы), и они сольются в одну единую силу. Чтобы понять, как и почему это происходит, нам нужно изобрести «теорию всего» — важнейшую для современной теоретической физики. Этого мы пока совсем не понимаем.
Температура, при которой разрушается сама материя
Температура Хагедорна — это самая высокая температура, которую, как мы думаем, мы сможем достичь. Это та точка, в которой адронная материя (вся нормальная, обычная материя во вселенной, в отличие от темной, например) перестает быть стабильной и попросту разваливается. Мы достигаем этой точки примерно в 2х 10 12 Кельвинов. Что примечательно, некоторые физики-теоретики утверждают, что в этот момент адронная материя не «испаряется», а переходит в другую форму материи — кварковую. И вот ее-то можно нагревать и дальше. Единственное но: мы не знаем, существует она на самом деле.
Максимальная температура в теории струн
Специалисты из области теории струн утверждают, что самая горячая температура — это 10 30 Кельвинов. Это чуть холоднее, чем наш предыдущий претендент. Теоретики струн считают, что самые простые частички нашей вселенной состоят не из обычных частиц, с которыми мы знакомы, а из вибрирующих струн.
К сожалению, проверить предсказания теории струн невозможно. Как и максимальную возможную температуру. Поэтому однозначного и точного ответа на этот вопрос быть не может. Но упомянутые выше варианты, по мнению физиков, будут самыми лучшими.
Если вам была интересна эта статья, почитайте еще, почему в космосе холодно, если там столько горячих звезд. Ведь Солнце очень горячее, да?
Источник
Какая температура самая большая во ВСЕЛЕННОЙ?
Что меня подтолкнуло на эти размышления?
Все мы еще в школе знакомились с температурной шкалой Кельвина. Согласно которой есть абсолютный ноль (0 Кельвин) — температура ниже которой быть просто не может. Она равняется −273,15 °C. Самая низкая температура, достигнутая человеком, равняется 2 биллионным Кельвина (всего на 0.000000002 градуса больше абсолютного нуля). Но есть ли самая БОЛЬШАЯ температура?
(чтобы вычислить температуру в градусах Цельсия, просто отнимайте 273 от значений по шкале Кельвина)
Идем по-нарастающей
Температура тела человека равняется примерно 36.6 °C, но это среднее значение. На самом деле наша температура колеблется в течение дня в пределах одного градуса. Но вот что имеет фиксированное значение, так это температура, при которой кипит вода, в нормальных условиях она равняется 100 °C или 373 К. Взглянем на нечто более горячее — на лаву. Ее температура находится в пределе от 500°C до 1200°C. Но это все равно, относительно очень малые температуры.
Давайте перейдем к космическим телам. Ближайшая к нам звезда — Солнце имеет температуру поверхности равную примерно 5500 К, что уже гораздо горячее всего сказанного выше. Но если взглянуть несколько глубже, прямо в ядро Солнца, то мы обнаружим, что там температура составляет 15 700 000 К. Согласитесь, это очень и очень горячо, но даже этого недостаточно, чтобы претендовать на самую большую температуру.
Загадочное свечение
Нагревая какое-либо тело, мы замечаем, что оно начинает светиться, начиная с красного и переходя к белому ( если вам интересно, какой объект самый яркий во вселенной, то переходите по ссылке ). Почему так происходит? На самом деле все мы светимся, но в другом диапазоне – в инфракрасном . С увеличением температуры длина волны начинает уменьшаться, переходя в видимый спектр излучения. Так, для того чтобы тело начало светиться в видимом диапазоне необходимо, чтобы оно достигло температуры Дрейпера , она равняется 798 К. Мы можем рассчитать ожидаемую длину волны, которую будет испускать нагретое тело вот по этой ссылке.
В главной роли люди!
Именно по этой причине святятся звезды, лампочки и так далее. Мы можем дальше бродить по просторам вселенной в поисках самой большой температуры, но самая большая известная человечеству температура была получена САМИМ человеком ! В центре термоядерного взрыва температура может доходить до 350 миллионов Кельвин!
Но и это не все. Самая большая температура была получена на Большом адронном коллайдере. При столкновении двух протонов те были разделены на кварки, и температура в центре составляла 2.1 ЭксаКельвин ( 2 130 000 000 000 000 000 К ) ! На наше же счастье этот процесс происходил не долго.
Что нам скажет теория?
Но есть ли предел температуре? Давайте вспомним про испускаемую длину волны. Чем выше температура, тем меньше эта длина. И в нашем мире есть наименьшая длина — так называемая Планковская длина . Равняется она 1.6 * 10^-35 метра. Такой длине волны соответствует температура 1.4*10^32 К (в этой цифре 32 нуля!). Называется она Планковской температурой . Дальнейшее добавление энергии в систему не будет увеличивать ее температуры (честно говоря, мы вообще не знаем, что будет происходить дальше).
Этой статьей я ответил на еще один вопрос, возникающий в процессе познания нашей вселенной. Не забудьте оценить эту статью своим лайком ! Подписывайтесь на канал! Здесь пишут об интересном!
Источник
Ну и жаровня! Самые высокие температуры во Вселенной
Наша Вселенная полна экстремальных уголков: в ней есть места, где температура приближена к абсолютному нулю, а есть и самые настоящие адские котлы! В этой статье я расскажу о таких «знойных» местах и невероятно высоких температурах, которые даже трудно представить.
Начнём с простого: какую высокую температуру может себе вообразить обычный человек? Например, некоторые любители бань и саун любят потешить себя температурой в + 100 – 110 С, правда сидеть там больше минуты вряд ли кто сможет. Но, всё же, эта температура реальна для представления, только вот она – ничто по сравнению с другими температурами!
Наверняка вы вспомните Меркурий. Он – ближайший к Солнцу, значит, там должно быть жарко. Температура на Меркурии действительно высокая, но только в тех местах, куда попадает Солнце – это значение составляет + 430 С. Однако, поскольку у Меркурия почти нет атмосферы, его поверхность остывает точно так же быстро, как и нагревается. В низинах, кратерах, ущельях и на ночной стороне очень холодно – минус 170 С.
Горячее Меркурия — Венера из-за постоянного парникового эффекта. Температура Венеры благодаря плотной атмосфере, состоящей на 95 % из углекислого газа, держится на отметке в + 465 С на всей поверхности, будь то полюс или экватор.
На Земле, кроме бань и саун, есть места погорячее: это жерла активных вулканов, которые лучше всегда обходить стороной. Температура внутри – 1100-1500 С! Кстати, если всё-таки сорваться вниз и упасть в лаву, то в живых не останешься точно, и несчастного будет ждать мучительная смерть: лава в три раза плотнее воды и в тысячи раз более вязкая. Упавший вниз не нырнёт туда, как в воду, а останется на поверхности. От удара об лаву он получит множество переломов, а затем заживо сгорит.
Кратер вулкана Везувий
Температура ядра Земли составляет примерно 5500 – 6000 С. Кстати, температура ядра нашей планеты примерно такая же, как и в верхних оболочках Солнца, но ядро его намного горячее нашего – 15 700 000 С!
А вообще самая горячая планета Солнечной системы — Юпитер. Холод в минус 120-130 С только в его верхних слоях, а вот в ядре этого газового гиганта примерно 35 000 С.
Где ещё жарче? На Земле. В Большом адронном коллайдере экспериментальным путём была достигнута самая высокая температура в Солнечной системе. На скорости, близкой к скорости света, учёные столкнули пучки ионов свинца, обладающие колоссальной энергией. В таких условиях атомы буквально плавятся – физикам впервые удалось получить кварк-глюонную плазму – «бульон» из того, что осталось от атомов. Температура полученного вещества достигла 10 триллионов градусов С. Но это искусственная температура, а что же насчёт настоящих?
Большой адронный коллайдер
Солнце – далеко не самая горячая звезда. Так, температура на поверхности голубых гигантов вроде звезды Пистолет составляет 20 000 С, а у очень редких массивных и ярких звёзд типа Вольфа – Райе температура поверхности – 50 000 С, а то и выше.
Но даже такие звёзды покажутся «снежками» по сравнению с некоторыми квазарами – пока нам с ними не тягаться! Так, например, квазар 3С 273, проживающий в созвездии Девы на расстоянии 2, 44 млрд световых лет от нас, имеет температуру 40 триллионов градусов! Напомним, что квазар – это активное ядро галактики на начальном этапе её развития. Там протекают процессы, высвобождающие огромное количество энергии.
Пожалуй, сейчас самая высокая температура действительно находится в ядрах галактик, однако предел температуры – Планковская, которая была в молодой Вселенной сразу после Большого взрыва. Она равняется 142 000 000 000 000 000 000 (квинтиллионам) С. Как мы видим, эта цифра сильно отличается от зафиксированной отметки в квазарах и, тем более, от полученной на Земле. Почему же такая между ними огромная разница?
Всё зависит от состояния и распределения скоростей частиц. В момент Большого взрыва система, можно сказать, была совсем другой, чем та, которую мы знаем сейчас. В сингулярности, то есть, в плотно сжатой точке, вообще не существовало температуры – там не работали известные нам законы физики. После Большого взрыва с распределением плотности вещества Вселенная начала постепенно остывать. Учёные полагают, что верхнего предела температуры, похоже, нет вообще, поскольку система может нагреваться до каких угодно температур, но вот только вопрос в другом: какие процессы будут происходить при таких невообразимо высоких отметках?
Кварк-глюонная плазма в представлении художника
При экстремально высоких температурах сначала молекулы начнут распадаться на атомы, затем атомы – на ядра и электроны, затем ядра распадутся на протоны и нейтроны, а после – на кварки, а что же будет потом? Ведь ничего меньше, чем фундаментальные частицы – кварки, наука пока не знает. По сути, кварки – это элементарные частицы, и им даже не на что распадаться. Что же будет происходить при больших давлениях, температурах и скоростях. И вот ещё один вопрос: когда-то люди не знали о протонах, нейтронах и электронах, и, тем более – кварках. Может быть, кварки делятся на что-то ещё, а потом ещё, и ещё? Есть ли конец у этого деления.
Всегда будь в курсе, подпишись на наш Telegram
Источник