Contrairement aux croyances, il est possible de descendre "sous" le zéro absolu (0 K soit -273,15°C). Cela avait déjà été réalisé dans des conditions particulières (environnement magnétique) mais début 2013, deux physiciens allemands ont réussi à élaborer un gaz dont la température peut descendre sous cette barrière.
Nous vous invitons à lire les commentaires de "Le Hollandais volant" qui apportent des précisions sur les raisons pour lesquelles le zéro absolu reste inatteignable "thermodynamiquement" parlant.
Tous les commentaires (109)
>> Alors ce n'est peut-être pas sous le zéro absolu dans le
>> sens ou on l'entend communément d'une température
>> (et dans ce cas on sera tous ravis ici d'avoir les explications)
C’est exactement ça !
Le sites se trompent dans le sens où le titre du papier initial est trompeur et "accrocheur" au delà qu’il ne doit l’être (ou alors assez imprécis pour susciter effervescence chez les journalistes, comme le scoop des trous noirs construits au CERN, il y a quelques années).
Je n’ai regardé que le site de Nature.com, qui me semble de loin le plus sérieux www.nature.com/news/quantum-gas-goes-below-absolute-zero-1.12146
J’ai aussi cette vidéo qui en parle : www.youtube.com/watch?v=yTeBUpR17Rw
(c’est fait par un professeur de physique quantique à l’université de Nottingham)
Le problème c’est de savoir comment on définit la température. Une température thermodynamique négative reste et est impossible : on ne peut pas être moins mobile que l’immobilité, or la température thermodynamique *c’est* la mobilité des atomes.
En fait, on ne peut même pas atteindre le zéro absolu : même en cas d’immobilisme thermodynamique des atomes, il restera des vibrations produits par la physique quantique. C’est pour ça qu’on dit que le zéro absolu est interdit par la physique quantique.
L’expérience décrite ici c’est de placer les atomes dans un état tellement énergétique qu’ils ne peuvent que perdre leur énergie (c’est pour ça qu’ils disent que « sous le zéro absolu, il fait chaud » : chaud dans le sens où la chaleur et l’énergie vont toujours du corps chaud vers le corps froid, et ici, le corps sera toujours chaud dans ce sens là).
Aussi, le zéro absolu est décrit ici en terme d’entropie (terme difficile à expliquer, mais c’est très grossièrement la grandeur qui prend le relais de la température, quand le nombre d’atomes est faible, et plus particulièrement ici à très faible température) : plus on s’approche du zéro absolu, plus l’entropie diminue, car plus les atomes sont calmes et dans un état stable.
Ici, c’est comme si l’entropie était négative sur une échelle où le "zéro entropie" correspond à l’état le plus stable de la matière (et non pas le point d’entropie "zéro absolu" qui lui n’existe pas, à cause de l’impossibilité d’atteindre la température de 0 Kelvin, justement).
Il en découle qu’en ajoutant de l’énergie à ces atomes, l’entropie diminue (en valeur absolue) et se rapproche de zéro.
C’est quelque chose qui n’a pas lieu normalement : en temps normal, l’addition d’énergie à un système à augmente toujours l’entropie (en valeur absolue), donc l’écarte un peu plus du point de "zéro entropie" sur notre échelle.
C’est cette inversion qui est explicable ici en ajoutant un signe moins dans l’équation (voir le lien youtube, 10e minute et après). Mais il le dit aussi plus loin : ce n’est pas parce qu’on ajoute un signe moins dans l’équation que ça permet de faire de la magie. C’est juste possible.
Le site de Nature le dit aussi comme ça :
« In theory, […] the sign of the temperature would change from a positive to a negative absolute temperature »
Je maintiens donc bien que des températures thermodynamiques inférieures au zéro absolu ne sont pas encore atteintes. Les lois physiques actuelles l’empêchent.
C’est comme la vitesse de la lumière : la matière ne peut pas aller plus vite. C’est bien pour ça que l’expérience OPERA des neutrinos avaient fait un scandale dans la communauté scientifique : parce que les neutrinos violaient la physique (violation démentie depuis lors). Ici, les températures négatives n’ont pas fait de scandale, justement ils ne violent pas les lois de la thermodynamique. Je sais que ce n’est pas une preuve, mais des températures véritablement négatives auraient fait beaucoup plus de bruit que ça.
Voilà. Exact. Merci pour ce développement.
Ca me semble faux car a cette température les atomes ne bouge plus. Comment descendre plus bas alors que tout est figé?
Pour ceux qui ne voient pas d'intérêt pratique à cette découverte, un petit exemple tout bête. On pourrait injecter ce gaz dans un réacteur nucléaire en surchauffe et refroidir considérablement le noyau de combustible. Cela pourrait limiter les risques d'incidents.
Vous pouvez mettre 50 sources différentes que je n'y croirai toujours pas. Le hollandais volant explique très bien pourquoi
Si je ne me trompe pas, un gaz à température négative possède une énergie négative, et donc une masse négative... et j'avais lu dans un science et vie que la matière à masse/énergie négative pouvait servir dans la conception d'un vaisseau pouvant modeler l'espace (le comprimer devant et le dilater derrière) de façon a pouvoir dépasser largement la vitesse de la lumière (le vaisseau en lui même ne dépasse pas cette vitesse, mais pendant qu'il parcourt un mètre de son point de vue, il en parcourt 100 pour un observateur extérieur, en gros)... cette découverte n'est donc absolument pas inutile et pourrait peut être ouvrir une voie vers le voyage inter stellaire !
Merci de ces précisions, j'ai complété l'anecdote.
Enfaite sa va du chaud au froid ...
( C'est comme sa que j'ai compris... )
( sa doit aussi dépendre du corps ...)
Le problème des sources, c’est qu’elles se reprennent les unes les autres.
La papier original est là : arxiv.org/pdf/1211.0545v1.pdf
« The temperature is discontinuous at maximum entropy, jumping from positive to negative in nity. This is a consequence of the historic de finition of temperature »
(page 2)
C’est donc une conséquence théorique ne remettant pas en cause la température en elle même, juste sa définition, et ce dont on parle.
@Grill
>> un gaz à température négative possède une énergie
>> négative, et donc une masse négative...
Là c’est le domaine de la matière noire, l’énergie noire et tout ces trucs (dont la pression augmente à mesure que la matière se détend).
Ça existe, vu que c’est ce qu’on observe à certains lieux de l’univers, mais la compréhension de tout ça est encore très limitée (la matière noire est inobservable).
Certaines théories parlent aussi de "matière" avec des masses imaginaires (multiples de « i » qui est la racine carrée de −1).
On évoque aussi parfois de l’antimatière comme étant de la matière reculant dans le temps…
Mais on ne parle plus de « la matière » comme on l’entend normalement, et dans l’article.
Je sais pas si c'est le même gaz, mais des chercheurs travaillant sur la machine à remonter le temps on réussi grâce à un gaz froide à figer les particules de lumière, donc le temps est arrêté puisqu'il est en relation avec la vitesse de la lumière.
Je vous invite à regarder le documentaire sur YouTube "la vitesse de la lumière" pour un meilleur éclaircissement ;).
Je ne suis pas sur de comprendre "élaboré un gaz".
Ils ont fait un mélange de plusieurs gaz ?
Hummm, je vais reprendre mes cours...pourquoi j'ai arrêté les cours ?!merde! Lol
Ca, c'est le genre de chose qui rend les sciences passionantes. C'est incroyable, tout de même.
D'apres une autre annectdote cela pourrait aider a ralentir la lumiere pour quon puise l'observer
C'est juste impossible , en Bts génie frigorifique on voit sa et déjà le 0 absolue il n'y ont pas réussie donc dans le négatif c'est n'importe quoi ! 0 les particules n'existe plus
En fait, ce n’est pas un gaz…
La notion de gaz ici est là pour signifier que les atomes ne sont pas liés ; à ces températures, aucun matériaux n’est gazeux, tout est au moins solidifié, sinon condensé encore plus sous forme d’états physique comme le condensat de Bose-Einstein.
Néanmoins, ils ont utilisé des atomes sous très basse pression de façon à pouvoir les séparer les uns des autres.
Ils ont pris un nombre limité d’atomes pour pouvoir les étudier « un par un » (ce qui est obligatoire pour mettre en évidence les effets quantiques décrits). Et ceci n’est pas une mince affaire, quand on sait que dans une goutte d’eau il y a déjà 6'700'000'000'000'000'000000 molécules.
En réalité, pour ce genre d’expérience il ne faut pas imaginer avoir un sac ou une bouteille remplie de gaz à une température proche du zéro absolu : ça se passe en général dans une chambre à ultra-vide :
www.lpma.jussieu.fr/ext/IMG/jpg/ImageSPICES.jpg
www.insp.jussieu.fr/IMG/jpg/stm3.jpg
Ils ont pris des lasers pour immobiliser les atomes puis ont utilisé des techniques pour les analyser (spectromètre, etc.).
Les mesures durent quelques fractions de secondes et tout est fait par ordinateur (le pilotage, les mesures, les analyses)…
A la base, déjà, la majeur parti des découvertes scientifiques que nous connaissons viennent d une "erreur". Petit exemple: Louise Michel a découvert que des éléments pouvait être radioactif (au prix de sa vie...) "ouais et tout ça, on en a rien à faire des éléments radioactif et tout ça...." et dites vous que maintenant, la majeur parti de l électricité produite proviens des centrales nucléaires, avec, comme pilier central, des éléments radioactif! (tadaaaaa!)
Bien, maintenant, revenons un peu moins loin, l incident à fukushima... "Oh... On a un réacteur qui surchauffe et on arrive plus à le refroidir... Si seulement on avait un gaz magique qui pouvait nous le faire". On fait des découvertes qui nous semble stupide, mais au final, on oublie que tout ce que l on connaît aujourd hui viens de grandes découvertes et peut être pas les plus complexes
Vous savez faire du feu? Ouais? Et avec 2 morceaux de bois? 2 silex?
Merci beaucoup le hollandais volant pour votre patience et vos explications passionnantes sur un sujet si complexe et controversé. Expliquer cela avec des mots simples requiert un grand recul, bravo (même si cela reste toujours compliqué à comprendre).
C est toujours un régal de lire tes commentaires. Je l ai attends à chaque anecdote pour parfaire ma connaissance. Merci
Il est évident que cette anecdote va contre la définition même du zéro absolu (voire même de la définition du mot absolu). Pas besoin de faire de physique. Ce qui est moins évident c'est l'approche quantique qu'il faut avoir pour comprendre l'expérience en question...