Qué es el cero absoluto

Se denomina cero absoluto a la temperatura más baja posible que puede existir. Es también el punto de inicio para la escala Kelvin y para la escala de Rankine.

Esta temperatura es de -273.15°C (grados Celsius o centígrados), 0° K (grados Kelvin), o bien 0° R (grados Fahrenheit).

En CurioSfera.com queremos explicarte exactamente que es el cero absoluto, quién lo descubrió, qué sucede cuando se alcanza, aplicaciones, cómo se puede conseguir artificialmente, y muchos datos más.

Cero absoluto

Como hemos comentado anteriormente, el cero absoluto es teóricamente, la mínima temperatura posible. Este punto se establece en −273,15 °C (0° K o bien 0° R).

La ciencia afirma, de modo hipotético, que esta es la temperatura más pequeña alcanzable por un cuerpo o molécula. Se cree que en este punto no existe ninguna vibración atómica.

De hecho a −273,15 °C, todos los elementos o sustancias que conocemos se presentarían en estado sólido y sus moléculas ni vibrarían ni se moverían.

Quién descubrió el cero absoluto

William ThomsonWilliam Thomson (barón Kelvin) fue un matemático y físico británico que intuyó la existencia del cero absoluto.

Se apoyó en el hecho de que cuando un gas se enfría, el volumen del mismo disminuye proporcionalmente a su temperatura. Esto significa que por cada grado de temperatura que disminuye el gas, disminuye también su volumen un tanto por ciento concreto.

Observando este comportamiento, Kelvin calculó que a una temperatura de -273.15°C el volumen del gas sería cero. Algo que es posible que en la práctica no suceda, pero no obstante, te va a sorprender lo que sucede al aproximarse a esta temperatura. Nada parecido al congelador de tu casa.

Qué sucede en el cero absoluto

Teóricamente, si un elemento alcanzase el cero absoluto, sus partículas subatómicas no tendrían energía, ya que los protones y electrones se unirían pasando a formar una especie de “masa cuántica”.

A esta temperatura tan extremadamente baja, el nivel de energía de una sustancia sería el más bajo posible. Esto es debido, según la mecánica clásica, sus partículas carecerían de movimiento alguno.

Pero según la mecánica cuántica, esto no sería del todo cierto, ya que el cero absoluto tiene que disponer de un ínfima energía residual, denominada energía de punto cero. Esto es así ya que debe poder cumplirse el principio de indeterminación de Heisenberg.

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Cero absolutoAl aproximarse al cero absoluto, se producen ciertos fenómenos sorprendentes en la materia como la superfluidez (el helio se transforma en un líquido casi sin viscosidad) y la superconductividad (mayor que la del cobre o el oro).

A una temperatura cercana al cero absoluto, las partículas subatómicas de los elementos poco a poco van perdiendo su energía. Se superponen creando de este modo una especie de superátomo, conocido científicamente como condensado Bose-Einstein.

El físico indio Satyendranath Bose y Albert Einstein presagiaron en 1924 la existencia de un hecho llamado condensado de Bose-Einstein. Según estos científicos, en el cero absoluto los bosones se concentran en un estado cuántico único de energía. Esta teoría se pudo demostrar finalmente en el año 1995.

Aplicaciones reales del cero absoluto

A temperaturas cercanas al cero absoluto se pueden crear superfluidos, o incluso algunas moléculas que no se encuentran en temperaturas más elevadas.

La disminución de la temperatura hasta este punto es muy útil para los científicos que pueden estudiar, de este modo, las características y comportamientos cambiantes de ciertos materiales.

levitación magnética cero absolutoPodemos hallar una aplicación práctica en el conocido acelerador de partículas LHC del CERN. En el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) se trabaja en ocasiones a temperaturas de -271,25 °C.

Algunos de los experimentos que se realizan en esta instalación europea precisan la criogenización de algunos circuitos para que sean superconductores. Esto se consigue con la combinación de compresores de helio que envían nitrógeno líquido a los circuitos a −193,15 °C.

Otro caso práctico sería el de los superconductores que se utilizan actualmente en los sistemas empleados de levitación magnética (como por ejemplo en algunos trenes bala experimentales).

Cómo conseguir el cero absoluto

Actualmente, el cero absoluto es todavía una temperatura teórica. Hasta la fecha no se ha conseguido alcanzar tan ínfima temperatura. Pero se ha estado muy cerca, ya que el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) consiguió crear temperaturas de -273,14°C en el año 2003. Se consiguió enfriando un gas dentro de un campo magnético.

Pese a que en los laboratorios la ciencia puede aproximarse mucho a esta temperatura, la tercera ley de la termodinámica sugiere que el cero absoluto es algo imposible de conseguir.

El cero absoluto en el universo

Nebulosa del Boomerang cero absolutoDentro del sistema solar se tiene constancia de zonas con temperaturas cercanas a los -240°C. Se registran en lugares que se hallan en sombra constante, como por ejemplo, cráteres del polo sur de la Luna.

En el espacio profundo, la temperatura más cercana al cero absoluto de la que se tiene constancia es -272°C. Registrada por un satélite artificial, se detectó en la Nebulosa del Boomerang, en la constelación de Centaurus, a unos 5.000 años luz de distancia.

Por otro lado, las nubes de gas en el universo suelen tener una temperatura de aproximadamente -269°C. Este frío es producido por la radiación cósmica de microondas.

Nota final

En CurioSfera.com esperamos que te haya sido útil este artículo llamado  Qué es el cero absoluto. Si deseas descubrir más curiosidades como esta, puedes visitar nuestra categoría de ciencia. También puedes emplear nuestro buscador, que tienes aquí abajo, para encontrar más respuestas a tus dudas.


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