Mutlak Sıfır Hakkında Bazı Bilgiler

Mutlak sıfır, bir maddenin ulaşabileceği en düşük sıcaklıktır. Bu noktadayken söz konusu maddede hiç ısı enerjisi bulunmaz. Aynı zamanda iç enerjisi sıfır olacağı için bir maddeyi daha fazla soğutmak da mümkün değildir. Mutlak sıfırda moleküller belli belirsiz bir titreşim sergiler. Robert Boyle, en düşük sıcaklık ihtimalinden bahseden ilk kişidir. 1665’te yaptığı “Yeni Deneyler ve Gözlemler” isimli çalışmasında, primum frigidum isimli argüman üzerine yoğunlaşır. Bu tanım, M.Ö 450 civarlarında Parmenides tarafından yapılmıştır. Öz soğuk ya da saf soğuk gibi bir anlama gelir ve “soğuğun” çıkış noktası olarak düşünülür.

O devirde, bilim insanları tarafından mutlak sıcaklıklar üzerine pek çok fikir ortaya konmaktaydı. Bazılarına göre mutlak sıfıra Dünya koşullarında ulaşılabilirdi. Bazılarına göre bu sıcaklıklar suda da görülebilirdi, bazıları ise atmosferi de mutlak sıcaklıkların oluşması için uygun bir alan olarak belirlemişti. Ancak araştırmaları, farklı tabiatlara sahip bazı cisimlerin veya maddelerin var olduğunu ve mutlak sıcaklığa yakınlaştıkça soğuduklarını açıklayan bir noktada buluştu. Bu maddeler, temas ettikleri maddelerle aynı özellikleri gösterebilirdi.

Mutlak sıcaklık ölçeği Lord Kelvin tarafından 1848’de geliştirildi. Bu ölçeğin en önemli yanı, maddelerin özelliği yerine termodinamiğin yasaları üzerine temellendirilmesiydi. Ölçeğin bölümleri Celsius ölçeğindeki bölümlere eşdeğerdir, ancak ölçeğin sıfır noktası -273,15 °C olarak gösterilir ve 100 °C 373,15 K olarak belirtilir. Kelvin ölçeğinde mutlak sıcaklıklık 0 K olarak tanımlanmıştır, bu aynı zamanda mutlak sıfır ölçeği olarak da bilinir. 0 K, Celsius ölçeğindeki -273.15°C, Rankin ölçeğindeki 0 °R ve Fahrenheit ölçeğindeki –459.67 °F’ye eş değerdir. Mutlak sıfır, teorik bir sıcaklıktır ve bu sıcaklığa ulaşan bir maddenin entropisi de teorik olarak sıfırı bulacaktır. Bir sistemdeki entropi, bu sistemden gerçekleşen ısı transferi ile bağlantılıdır. Ancak mutlak sıfır koşullarında ısı transferi gerçekleşemez ve böylece entropi de durmuş olur.

Mutlak sıfır, teoride var olan bir şey olsa da, gerçekte oluşması imkânsızdır. Böyle bir durum ortaya çıksa bile, bu sefer de ölçülmesi imkânsız olacaktır. Çünkü bir şeyin ısısı ancak enerji transferi üzerinden ölçülebilir, eğer ki mutlak sıfır bir maddeyi ölçmeye kalkışırsak ısı transferini başlatacağımız için mutlak sıfır durumu bozulacaktır. Termodinamiğin yasalarına göre, termodinamik bir sistem ancak evrenin geri kalanından tümüyle çıkarılırsa mutlak sıfıra ulaşabilir. Bir maddenin mutlak sıfır sıcaklığına ulaşması imkânsız dediysek bile, kriyo-soğutucu ve Lazer soğutma gibi yeni geliştirilen bazı tekniklerle artık buna çok yakın bir sıcaklığa ulaşmak mümkündür.

Mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda çoğu madde oldukça ilginç özellikler göstermeye başlar; örneğin süper iletkenlik, aşırı akışkanlık ya da Bose-Einstein yoğunlaşması gibi. Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu teorisine göre, evrenin sıcaklığı 2.73 K’dir. Mevcut en düşük sıcaklık rekoru, 1999 yılında bir parça rodyumun soğutulmasıyla 100 Pico Kelvin olarak elde edilmiştir.

Hazırlayan: Tuğrul Sultanzade | Kaynak