극저온(절대영도)을 만드는 방식이나 기술은 어떤 원리인가요?
일상생활의 기술이나, 자연환경적으로도 극저온인 -273도를 만들기 어렵잖아요. 그럼 극저온(절대온도)을 만드는 방식이나 기술은 어떤 원리인가요?
2개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
먼저, 온도의 정의를 말씀드리겠습니다. 물리적으로 온도라는 것은 입자, 분자의 평균 운동에너지(운동의 활발성)입니다. 온도가 낮다는 것은 입자, 분자의 운동에너지가 적어 거의 정지상태임을 의미합니다.
사실 -273도까지 극저온을 만들기는 굉장히 어려운 일입니다. 분자보다 작은 원자 그리고 원자내 입자도 컨트롤해야 가능합니다. 모든 입자의 움직임을 멈춰야하죠. 현재 우리의 기술력으로는 원자 단위를 잘 조절하는 것은 어렵습니다. 그래서 -273도를 만들기는 거의 불가능합니다. 하지만, 어떤 계(system)에 존재하는 입자나 원자수를 적게하고, 이 입자나 원자의 운동을 최대한 멈추게 함으로써 극저온에 도달할 수 있는 것입니다. 물론 이 또한 간단한 일은 아니며 빛 에너지를 통해 원자의 운동을 멈추게 하거나 하는 방법을 사용하죠.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
극저온을 만드는 방식은 다양합니다. 가장 일반적인 방식 중 하나는 헬륨을 사용하는 방식입니다.
헬륨을 사용하는 경우, 헬륨을 압축하고 냉각하여 압력을 낮추면 온도가 떨어지며, 이를 통해 매우 낮은 온도를 얻을 수 있습니다. 이러한 과정에서 헬륨이 열을 흡수하면서 더욱 냉각되므로, 이러한 방식으로 매우 낮은 온도를 얻을 수 있습니다.
또한, 극저온을 얻기 위해 사용되는 다른 방법으로는 레이저 냉각, 전기 냉각, 증기 압력 냉각 등이 있습니다. 이러한 방식들은 각각의 고유한 물리 원리에 기반하고 있으며, 이를 통해 매우 낮은 온도를 얻을 수 있습니다.