¿Qué es el cero absoluto?

El cero absoluto es la temperatura más baja posible. Teóricamente las partículas subatómicas perderían toda su energía, por lo que los electrones y protones se unirían en una “sopa cuántica”. Esta temperatura es de -273.15°C o bien 0° Kelvin. Lord Kelvin fue quien calculó el cero absoluto, y para ello se basó en el hecho de que cuando se enfría un gas, su volumen va disminuyendo en proporción a su temperatura. Es decir que cada grado de temperatura que baja el gas, también disminuye su volumen en un porcentaje especifico, de este hecho dedujo que a una temperatura de -273.15°C el volumen se haría cero, algo que posiblemente no pase en la práctica, sin embargo, ocurren muchas cosas curiosas al acercarse a esta temperatura. Hasta este momento, sigue siendo una temperatura teórica ya que ha sido imposible llegar a tan baja temperatura, sin embargo, si que se han alcanzado temperaturas tan bajas como 0.45° nanoKelvin (0.00000000045 Kelvin) en un experimento realizado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts con átomos de sodio en el 2003.

 En nuestro sistema solar se ha logrado detectar temperaturas tan bajas como -240°C en áreas que se encuentran en sombra permanente como son los cráteres situados en el polo sur de la Luna. En el universo la temperatura más baja registrada es en la Nebulosa del Boomerang a 5,000 años luz de nosotros, en la constelación de Centaurus, unos gases emitidos por una estrella moribunda se han expandido y enfriado rápidamente hasta 1° Kelvin. En general, las nubes de gas tienden a tener una temperatura alrededor de los 2.7° Kelvin debido a la radiación cósmica de microondas. Pero ¿qué es lo que sucede a temperaturas tan bajas? Bueno, a temperaturas cercanas al cero absoluto las partículas subatómicas van perdiendo su energía, y se van “combinando” o superponiendo formando de esta manera un “súper-átomo”, conocido como condensado Bose-Einstein.

 En este estado, la materia adquiere características asombrosas como la superconductividad (mucho mayor que la del oro y el cobre) y la superfluidez (el helio a bajas temperaturas se convierte en un liquido sin prácticamente nada de viscosidad). Al aproximarse al cero absoluto se pueden producir en algunos materiales ciertos fenómenos, como el condensado de Bose-Einstein, o algunos superfluidos como el helio II. En 1924, Albert Einstein y el físico indio Satyendranath Bose predijeron la existencia de un fenómeno denominado condensado de Bose-Einstein. En dicho estado, los bosones se agrupan en el mismo estado cuántico de energía. Este fenómeno se confirmó en 1995, y desde entonces se han investigado muchas de sus propiedades.

 A temperaturas muy próximas al cero absoluto se pueden formar superfluidos, o incluso frágiles moléculas que no existen a mayores temperaturas para su estudio, entre otros fenómenos. En la actualidad se puede encontrar una aplicación práctica en el acelerador de partículas LHC del CERN.4​ El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) alcanza una temperatura de 1,9 K. Los experimentos que se llevarán a cabo en este acelerador de partículas requieren la criogenización de ciertos circuitos para conseguir superconductores. Esto es posible gracias a la combinación de compresores de helio alimentados con nitrógeno líquido, el cual entra a los circuitos aproximadamente a 80 K (−193,15 °C) para ir bajando de temperatura en su transcurso por el circuito de los 3 compresores.5​ La temperatura más baja alcanzada en el LHC es de 1,8 K.5​