Deze post is me een beetje ontschoten, maar ik vind het wel een cool onderwerp. (ha! ha!)
Het is de moeite waard om erop te wijzen dat er temperaturen zijn die lager zijn dan nul, maar zeker niet kouder. In plaats van kouder, is een systeem met een negatieve absolute temperatuur “heter” (soort van…) dan het zou zijn bij een positieve temperatuur. Temperatuur geeft aan in welke mate een systeem andere energietoestanden dan de grondtoestand inneemt. Alle systemen hebben energieniveaus, hetzij discrete of continue, en over het algemeen van verschillende energieën. Bij positieve temperatuur neigt een systeem naar de lage energietoestanden, waarbij het af en toe hogere en hogere energieniveaus bemonstert naarmate de temperatuur stijgt, maar altijd met een lichte voorkeur voor de lagere energieniveaus. Positief-eindige temperatuur zou leiden tot uniforme bemonstering van alle mogelijke energieniveaus – de voorkeur voor de laagste toestand doet er niet toe. Dan, bij een negatieve oneindige temperatuur, verschuift de voorkeur van lage-energietoestanden naar hoge-energietoestanden, zodat naarmate de negatieve temperatuur “afneemt” van min oneindig tot eindig negatief, het systeem bij voorkeur de hoogste-energietoestand zal bezetten, waarbij het bemonsteren van de lage-energietoestanden in effect afneemt, totdat tenslotte het systeem het negatieve absolute nulpunt bereikt – de maximaal mogelijke energie.
Natuurlijk kan negatieve temperatuur alleen worden bereikt in systemen met een eindig aantal energieniveaus. Onbegrensde energie zou de mogelijkheid van een gelijke verdeling van het systeem over alle toestanden uitsluiten, evenals elke bezetting van de “hoogste” toestand (aangezien er geen hoogste toestand is).
Dit is een bekend onderwerp (zie de Wikipedia-link hierboven), maar sommige mensen voelen zich er ongemakkelijk bij. Er is onlangs een artikel verschenen waarin de auteurs beweren dat alles wat ik zojuist heb verteld een verkeerde interpretatie is van het fysische bewijsmateriaal of een grove verkeerde toepassing van slechte wiskunde… en in reactie daarop hebben andere auteurs beweerd dat de argumenten van het eerste artikel ongeldig zijn.
Een vraag over het gedrag van materie in de buurt van het absolute nulpunt stond gisteren nog op askscience, die OP misschien interessant vindt. (Evenals honderden andere, als OP zich verveelt.)
edit: een woord