Если есть абсолютный ноль ( -273, 15 С или 0 К), то ведь наверняка должен быть и верхний предел температуры?

Пойдём вверх по столбику термометра!

Температуру нашего собственного тела измерить очень просто, и каждый знает как. Мы тоже излучаем тепло благодаря постоянному внутреннему движению частиц. + 42 С для нашего тела - это самая пугающая отметка. Самая высокая температура из когда-либо зафиксированных на Земле составила + 54 С в Долине Смерти в Северной Америке. Большинству из нас такое перенести очень трудно. + 90 (95 С) - это температура заваривания чёрного чая. + 110 С испытывают на себе некоторые любители горячих бань. + 1 200 С - это температура только что вышедшей на поверхность лавы, и всё это пустяк по сравнению с нечто бОльшим.


Самая высокая температура, созданная человеком, составляет примерно 5.000.000.000.000°С (5 триллионов градусов по Цельсию). Она была достигнута в ноябре 2010 года при столкновении ионов свинца, ускоренных до околосветовых скоростей. Эксперимент был проведён на Большом Адронном Коллайдере. Задачей того эксперимента являлось получение кварк-глюонной плазмы, которая заполняла Вселенную в первые минуты её жизни. Для сравнения: температура распада протонов и нейтронов составляет 2 триллиона градусов по Цельсию, температура нейтронной звезды, которая формируется сразу после взрыва сверхновой, составляет от 50 до 100 миллиардов градусов.


А что насчёт космоса?

Далёким звёздам и туманностям температуру измерить гораздо труднее, чем всему тому, с чем мы имеем дело на Земле. Науке известны температуры небесных объектов благодаря исследованиям их излучения. По тому, на какой частотный диапазон приходится максимум излучения, определяется температура, как показатель средней кинетической энергии, которой обладают частицы тела, поскольку частота излучения напрямую зависит от энергии. Поэтому самая высокая температура должна отражать самую наибольшую энергию, какая только вообще когда-либо была во Вселенной.

Самые горячие тела имеют максимальную интенсивность излучения с высокой частотой. Полный спектр излучения какого-либо тела (например, звезды) распределён по очень широкому диапазону и по особенностям видимой его области можно определять его температуру. Конечный результат оценки выводится на основе изучения всего спектра с учётом полос эмиссии - испускания электронов. Немаловажную роль играет и исследование цвета. Так была разработана Гарвардская классификация звёзд, включающая 7 основных спектральных классов, обозначаемых латинскими буквами:


Температура даётся в Кельвинах. Как мы видим из таблицы, каждый цвет соответствует определённой температуре, а ещё можно сделать определённые выводы о химическом составе светила. Иногда можно встретить и несколько дополнительных, уточняющих, спектральных классов.

Те значения температуры, что приведены в таблице, - это лишь поверхностная температура звёзд. О том, что происходит в самих недрах этих вселенских "термоядерных печек", и насколько высока там температура, мы можем лишь догадываться. Так, температура поверхности Солнца составляет около + 6 000 С, а в его недрах это значение дойдёт до 15 миллионов С. При таких невероятно высоких температурах выделяется колоссальное количество энергии. Напомню, что мы тоже излучаем тепло и энергию, поскольку любой объект, теплее абсолютного нуля, испускает некоторую форму электромагнитного излучения. Да, визуально мы не светимся, но мы излучаем инфракрасный свет, который можно увидеть с помощью специальных приборов.

Но все вышеперечисленные цифры - далеко не предел! И даже то, что получили учёные на Большом Адронном Коллайдере - тоже не сравнится с самой высокой - Планковской температурой.

Планковская температура

Эта единица измерения температуры была предложена в 1899 году немецким физиком Максом Планком. Он посчитал, что если сгруппировать такие фундаментальные постоянные, как скорость света, гравитационную постоянную, постоянную Больцмана (физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией)и постоянную Планка (основная постоянная квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой), то можно получить комплекс, имеющий простую размерность. Эти величины и получили название планковских.

Тр = 1, 416784 х 10*32 К

Как мы видим, ни одна звезда, ни наш эксперимент на Большом Адронном Коллайдере, и уж, тем более, температура нашего тела во время простуды не сравнятся с этим числом. Число, в котором 32 нуля, сложно себе представить. Даже ядро Солнца "ледяное" в соотношении с Планковской температурой! Но возможно ли такое вообще? Или это всего лишь "бумажные" расчёты?

Эта температура является возможным пределом, при которой работает квантовая теория. Чтобы понять, что будет происходить с веществом при такой отметке, необходима единая квантовая теория гравитации, над которой пока только ведутся работы. Звёзды, какими бы горячими они ни были, даже голубые гиганты, не помогут нам при исследовании поведения вещества при подобных температурах.

Подсказку могут дать лишь квазары - сверхмассивные чёрные дыры, окружённые мощными аккреционными дисками, образуемыми раскалённой плазмой. Они являются активными ядрами галактик на стадии их формирования.


Почему квазары? Скорость движения в аккреционном диске настолько велика, что плазма может нагреваться до нескольких десятков триллионов градусов! Так, обсерватория «Радиоастрон» показала, что квазар 3 C 273 имеет температуру от 10 до 40 триллионов С. Но, опять же, до Планковской температуры не допрыгнуть...

Современная физическая теория не способна описать что-либо более горячее из-за отсутствия в ней разработанной квантовой теории гравитации - кстати, мечты Стивена Хокинга. Выше планковской температуры энергия частиц становится настолько большой, что гравитационные силы между ними становятся сравнимы с остальными фундаментальными взаимодействиями. Это температура Вселенной в первый момент (Планковское время) Большого взрыва в соответствии с текущими представлениями космологии, поэтому вряд ли мы сможем найти или получить что-то такое невероятно горячее. Но будет очень интересно, если действительно каким-то образом в лаборатории на ускорителях удастся достичь Планковской температуры, не получится ли некий подобный Большой взрыв, но уже созданный нашими руками?..Источник: "Аuriel Astro"