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作者:Davide Castelvecchi
物理学家马克·G·雷森在他的文章“恶魔、熵和绝对零度的探索”中描述了如何将稀薄气体冷却到仅比绝对零度高百万分之几度的温度。 起始点是将已经冷却到百分之一开尔文的气体(使用称为原子线圈炮的装置,也在文本中描述)放入磁阱中。 然后,使用单光子冷却的新技术,可以开始真正的冷冻。
单光子冷却利用了詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在 19 世纪的思想实验中启发的一种单向门。 这位伟大的苏格兰物理学家推测存在一种“妖”,它似乎能够在不升高温度的情况下将气体原子集中到更小的体积中,从而降低它们的熵。 这种壮举似乎违反了热力学第二定律,根据该定律,熵永远不会减少。 (有什么玄机?阅读文章找出答案。)
雷森的想法是,单向门可以帮助分两步冷却气体:首先让门将原子集中到更小的体积中(但不升高它们的温度),然后让它们膨胀到原始体积(这会降低它们的温度)。
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