XIX a. viduryje lordas Kelvinas sudarė absoliutinės temperatūros skalę – tokią skalę, kurios 0 žyma būtų neperžengiama jokiomis aplinkybėmis ir buvo pavadinta absoliučiu nuliu. Vėliau fizikai suvokė, kad dujų absoliuti temperatūra yra susijusi su vidutine tų dujų dalelių energija. Absoliutus nulis atitinka tokią teorinę būseną, kurioje dalelės visiškai neturi energijos, o aukštesnėse temperatūrose jos bent kažkiek energijos turi.
Kelvino skalėje laipsnio dydis yra toks pats, kaip ir Celsijaus skalėje, tik absoliutus nulis atitinka -273,15 laipsnių šaltuką mums labiau įprastoje Celsijaus skalėje.
Bet apie praėjusio amžiaus vidurį fizikai, dirbantys su labiau egzotiškomis sistemomis, susivokė, kad tai ne visuomet tiesa: vertinant formaliai, sistemos temperatūra nustatoma pagal grafiką, kuriame nurodytos tikimybės, kad viena ar kita dalelė būtų tam tikros energijos. Paprastai dauguma dalelių turi vidutines ar beveik vidutines tos sistemos energijas, ir tik keletas didesnės energijos dalelių judriau skrajoja po sistemą. Teoriškai, situaciją apvertus aukštyn kojomis, kuomet didesnioji sistemos dalelių dalis, apsprendžianti bendrą sistemos energijos vidurkį, būtų didesnės, o ne mažesnės energijos, tuomet grafikas apsiverstų aukštyn kojomis ir temperatūros ženklas pasikeistų iš teigiamos į neigiamą absoliučią temperatūrą, aiškina Ludwigo Maximiliano universiteto Miunchene (Vokietija) fizikas Ulrichas Schneideris.
U. Schneideris su kolegomis sugebėjo pasiekti žemesnę nei absoliutaus nulio temperatūrą sukurdami ultrašaltas kvantines dujas iš kalio atomų. Naudodamiesi lazeriais ir magnetiniais laukais jie individualius atomus išdėstė į nejudraus tinklelio struktūrą. Teigiamoje temperatūroje atomai vienas kitą stumia, todėl konfigūracija būna stabili. Tuomet mokslininkai greitai pakoregavo magnetinius laukus, dėl kurių poveikio atomai staiga pradėjo ne stumti, o traukti vienas kitą. „Tokiu būdu atomai staiga pasikeičia iš pačios stabiliausios žemos energijos būsenos į didžiausios įmanomos energijos būseną prieš pradedant tarpusavy reaguoti. Tai palyginama su ėjimu slėniu ir staiga atsidūrimu viršukalnėje“, - lygina mokslininkas.
Teigiamoje temperatūroje toks atomų savybių pokytis būtų nestabilus ir atomai tarsi sugriūtų. Bet mokslininkai taip pat pakoregavo atomus išlaikantį lazerinį lauką taip, kad jis energetiniu požiūriu būtų labiau palankus atomams laikytis savo pozicijose. Rezultatas, aprašytas prestižiniame mokslo leidinyje „Science“, parodo, kad dujos nuo temperatūros, labai nežymiai viršijančios absoliutų nulį, ataušo iki temperatūros, keliomis milijardinėmis laipsnio dalimis žemesnės už absoliutų nulį.
Masačūsetso technologijų instituto (JAV) fizikas, Nobelio premijos laureatas Wolfgangas Ketterle, anksčiau pademonstravęs neigiamą absoliučią temperatūrą magnetinėje sistemoje, Vokietijos mokslininkų darbą pavadino „eksperimentiniu žygdarbiu“. Egzotinės didelės energijos būsenos, kurias laboratorijos sąlygomis teigiamoje temperatūroje generuoti sunku, tampa stabiliomis neigiamoje absoliučioje temperatūroje - „tarsi piramidė būtų pastatyta ant jos viršūnės ir nesukama galvos dėl to, kad ji gali nukristi“, - komentuoja W. Ketterle. Todėl naujasis metodas suteikia galimybę tokias būsenas tirti detaliau. „Tai gali būti naujas būdas laboratorijoje kurti naujas medžiagos formas“, - tikina mokslininkas.
Kelno universiteto fizikas-teoretikas Achimas Roschas, pasiūlęs U. Schneiderio ir kolegų sukurto metodo idėją, teigia, kad tokios sistemos elgtųsi keistai. Pavyzdžiui, A. Roschas su kolegomis apskaičiavo, kad normaliomis sąlygomis gravitacija atomų debesį trauktų žemyn, bet jei atomų debesies dalis būtų neigiamos absoliučios temperatūros, tai kai kurie atomai judėtų aukštyn, nepaklusdami gravitacijai.
Kita šaltesnių nei absoliutaus nulio dujų savybė – pamėgdžioti „tamsiąją energiją“, paslaptingą jėgą, kuri skatina Visatą plėstis vis didėjančiu, priešinantis gravitacijos poveikiui. U. Schneideris pažymi, kad jo grupės sukurti vienas kitą traukiantys atomai taip pat norėtų sušokti į guzą, bet taip nedaro, nes neigiama absoliuti energija juos stabilizuoja. „Įdomu tai, kad ši keista savybė pasireiškia ne tik laboratorijoje, bet ir Visatoje. Galbūt tai yra savybė, kurią kosmologai turėtų giliau panagrinėti“.
