El Cero Absoluto, ¡Qué frío!

El cero absoluto es el punto imaginario en el cual una sustancia está tan fría que sus átomos no se mueven. Cuando medimos la temperatura de algo, lo que estamos haciendo es medir la energía que tienen las partículas que lo componen. En los gases los átomos se mueven libremente, por lo que la temperatura en ese caso se refiere a la velocidad media que llevan. En los sólidos las partículas están en una estructura en rejilla, unos átomos muy pegados a otros. Cuando se calientan, los átomos vibran en el lugar que ocupan. Al medir su temperatura estamos midiendo esas vibraciones.

Los átomos siempre se mueven. Pueden hacerlo más o menos dependiendo de la energía que tengan. Si calentamos algo hacemos que sus átomos se muevan con más energía cada vez. Por el contrario, cuando enfriamos algo, hacemos que sus átomos tengan cada vez menos movimiento.

Pues bien, en el cero absoluto, según la mecánica clásica, los átomos no se moverían, pero deberían tener una energía residual, llamada energía de punto cero, para poder así cumplir el principio de indeterminación de Heisenberg. A temperaturas muy bajas, la mecánica cuántica dice que las moléculas no pueden colisionar en sentido tradicional, si no que sus ondas mecánicas cuánticas se estiran y se solapan. Cuando se solapan forman un fenómeno que se llama un condensado Bose-Einstein, en el cual todos sus átomos actúan de forma idéntica como un único superátomo. Fue propuesto en 1924, por Albert Einstein y el físico hindú Satyendranath Bose. Este fenómeno se ha confirmado en 1994.

La idea del cero absoluto se extrajo de realizar una gráfica entre energía y temperatura, y llevar la gráfica a cero. Se obtuvo que el cero absoluto era -273,15 º C o -459,67 º F

El cero absoluto es una idea abstracta, es un punto imaginario. No se ha podido encontrar nada en la naturaleza que esté tan frío. La temperatura más baja registrada en la Tierra, en condiciones naturales es de -89 ºC, alcanzada en la Antártida en 1983. Si eso nos parece muy frío, ¡Imaginémonos despertarnos un día con los termómetros rozando el cero absoluto!

La temperatura más baja que se ha encontrado en el universo, es en la nebulosa Boomerang, justo un grado por encima del cero absoluto. Tampoco se ha podido recrear el cero absoluto en laboratorio. Lo más cerca que se estuvo de alcanzar fue en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), cuando en Septiembre de 2003 anunciaron que habían enfriado una nube de átomos de sodio a una temperatura récord de 0,45 nanokelvins. Más cerca de nosotros, en el CERN de Ginebra, que se ha puesto en funcionamiento recientemente, se alcanzan temperaturas próximas al cero absoluto.

Se cree que es imposible llegar al cero absoluto por varios motivos. De forma paradójica, una de las cosas que lo impedirían serían los termómetros. Un termómetro que no estuviera previamente en el cero absoluto podría transmitir calor y estropear el experimento. Además es muy difícil medir la temperatura a energías tan bajas, porque intervienen efectos como la superconductividad y la mecánica cuántica, que afecta al movimiento y a los estados de los átomos. 

Una hecho importante que involucra al cero absoluto es que el físico inglés Lord Kelvin (1824-1907) lo tomó, en el siglo XIX, como punto inicial de una escala de temperatura, la escala Kelvin (K), la unidad actual de temperatura en el Sistema Internacional. Asigna al cero absoluto 0 K. De esta forma 0K serían -273 ºC. A las escalas, como la Kelvin o la Rankine, que empiezan desde el cero absoluto se les denomina escalas absolutas.


Ya sabes, cuando salgas por la mañana de casa y estés hasta el gorro del moco congelado que te cuelga de la nariz, piensa que podría ser mucho peor.

BIBLIOGRAFÍA:
  • Baker, Joanne. 50 cosas que hay que saber sobre Física. 4ª Ed. Editorial Ariel
  • Rapin, Pierre J. Prontuario del frío.