”负温度“:其实是非常高的温度?( 三 )


一致地从激发态跃迁回基态时所付出的光子便成为激光束 。
核自旋和激光系统都不是“纯粹”的负温度系统 。 它们只是在特定的自由度(自旋和原子能级)上实现了负温度 , 而原子本身所处的还是平常的正温度环境 。 今年德国物理学家所实现的突破便在于他们把一些经过激光制冷的原子通过调制整体地进入了负温度状态 , 这些原子完全处于负温度 , 不再另有正温度环境 。 但这样实现的状态非常不稳定 , 只能存活非常短暂的时间 。
如果负温度系统接触到正温度系统是会发生什么样的现象?处于负温度状态的系统是不稳定的 , 会自发的释放能量 。 激光束正是这种能量释放的表现 。 它们接触到正温度系统时会自发地将能量传递给对方 。 正温度系统接收热量后能量和熵都会增加 , 温度增高 。 同时负温度系统在损失能量时(如果没有外来能量补充的话)熵也会增加 , 直到失去负温度状态 。 因此整个系统正像热力学定律所要求的那样向熵增加的方向演变 。 因为这个过程中能量(热量)是从负温度一方传向正温度一方 , 负温度并不比正温度更“冷” , 而是比任何正温度还要“热”——这正是一个颠倒了的物理世界 。
【”负温度“:其实是非常高的温度?】(作者:程鹗)

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