Cero Absoluto
El cero absoluto es la temperatura más baja posible, 0 K o -273.15 grados Celsius, donde las partículas tienen la mínima energía posible.
Definition
El cero absoluto es la temperatura más fría que podría existir jamás, el punto en el que las partículas de una sustancia tendrían la mínima energía de movimiento posible que les queda. Se define como $0\ \text{K}$, igual a $-273.15^\circ\text{C}$ o $-459.67^\circ\text{F}$, y marca el punto de partida de la escala Kelvin; existe una temperatura más fría posible pero no una más caliente, porque las partículas solo pueden frenar hasta cierto punto. En el lenguaje de la mecánica cuántica, el cero absoluto es el límite $T \to 0$ en el que un sistema alcanza su estado fundamental cuántico, aunque las partículas conservan la energía de punto cero requerida por el principio de incertidumbre, así que el movimiento nunca cesa por completo. La tercera ley de la termodinámica establece que la entropía de un cristal perfecto se acerca a cero conforme $T \to 0$ y que ninguna secuencia finita de procesos puede alcanzar exactamente $0\ \text{K}$, y cerca de este límite la materia muestra comportamientos cuánticos como la superconductividad, la superfluidez y la condensación de Bose-Einstein.
Example
El cero absoluto es $-273^\circ\text{C}$, mucho más frío que la Antártida ($-89^\circ\text{C}$ en su punto más frío) o la superficie de Plutón (unos $-230^\circ\text{C}$); el nitrógeno líquido hierve a $77\ \text{K}$ ($-196^\circ\text{C}$), el helio líquido a $4.2\ \text{K}$, y el espacio profundo, calentado solo por la radiación remanente del universo temprano, está a $2.7\ \text{K}$. El cero absoluto en sí fue predicho primero a partir de una gráfica, no de un termómetro: enfriar un gas reduce su volumen en línea recta, y una muestra con volumen $1.00\ \text{L}$ a $0^\circ\text{C}$ y $1.37\ \text{L}$ a $100^\circ\text{C}$ cambia $0.0037\ \text{L}$ por grado, así que extrapolar hasta $V = 0$ da $T = -1.00/0.0037 \approx -270^\circ\text{C}$, cerca del valor aceptado de $-273.15^\circ\text{C}$.
Key Insight
Los científicos han enfriado átomos hasta milmillonésimas de kelvin del cero absoluto usando enfriamiento láser y enfriamiento evaporativo, alcanzando menos de $100\ \text{pK}$, más frío que cualquier cosa encontrada en la naturaleza; a esas temperaturas miles de átomos pueden compartir un solo estado cuántico y comportarse como un único super-átomo, un condensado de Bose-Einstein.