Arxiu del dilluns, 1/10/2012

Temperatura extrema

dilluns, 1/10/2012

797579_termometer.jpg Fer una mirada a les situacions extremes estudiades per la física acostuma a deixar una certa sensació de vertigen, però alhora el plaer d’explorar indrets completament desconeguts i difícils d’imaginar. Distàncies còsmiques fins als límits de l’Univers observable, velocitats inimaginables, forats negres de massa inconcebible… i coses tan aparentment properes com els límits de la temperatura.

A l’escola ens van ensenyar que la temperatura, en realitat és una mesura del grau de vibració de les molècules. Que una cosa estigui més o menys calenta vol dir que els seus àtoms vibren amb més o menys intensitats. I quan escalfem, el que en realitat fem és donar energia per fer que els àtoms vibrin més de pressa.

Això feia relativament senzill entendre el concepte de zero absolut. La temperatura més baixa possible. A mida que baixem la temperatura, els àtoms es mouen cada vegada més lentament i el zero absolut és aquella temperatura a la que es queden aturats. Quan estàs quiet ja no et pots moure més lentament, de manera que la temperatura ja no pot seguir baixant.

Però que passa per l’altre extrem? Hi ha algun límit a la temperatura màxima que es pot assolir? Doncs el cas és que si, i com resulta habitual, qui va posar aquesta temperatura sobre la taula va ser l’expert en els límits de la física, l’amic Max Planck. Per tant, quan parlem de la màxima temperatura possible, ens hi referim com “temperatura de Planck”.

La clau per visualitzar aquesta temperatura és recordar que fins on sabem, res no pot anar més de pressa que la llum. La velocitat de la llum és un límit infranquejable ja que a partir de les equacions d’Einstein sabem que quan donem energia a un objecte perquè es mogui més de pressa, una petita part d’aquesta energia farà que la seva massa augmenti. Aquest efecte és inapreciable a velocitats baixes, però passa a ser molt important a grans velocitats. Quan ens acostem a la velocitat de la llum, si donem més energia amb idea de fer anar mes de pressa alguna cosa, l’únic que aconseguim és que augmenti la seva massa, però no la seva velocitat.

Doncs això cal tenir-ho en compte ja que la temperatura és la mesura del grau de vibració dels àtoms, però parlar de vibració és una manera de dir “com de de pressa es mouen”. I es poden moure molt de pressa, però mai més de pressa que la velocitat de la llum. Aquesta velocitat és la màxima que poden tenir els àtoms i per tant, aquesta seria la màxima temperatura a la que es pot arribar: La temperatura de Planck, que és de 1,416 785(71) × 1032 K. Al costat d’això, l’interior del Sol és un indret glacialment fred.

Tot i que el concepte tampoc és extremadament difícil, quan he buscat que és aquesta temperatura he trobat diferents interpretacions (que no són incompatibles unes amb altres). Per exemple, és la temperatura a la que els electrons adquireixen tanta massa que col·lapsen en un forat negre; és la temperatura que va tenir lloc just després del Big bang; és la temperatura a la que les partícules es desintegren; és la temperatura a la que s’evaporaria un forat negre…

Sempre pensem que per la vida cal una certa quantitat de calor. Però la veritat és que l’Univers no va ser un indret apte per la vida tal com la coneixem fins que es va refredar extraordinàriament. En realitat ens movem molt més a prop del zero absolut que no pas de la temperatura que va tenir l’Univers al principi. Des d’un punt de vista còsmic, els éssers vius som fills del fred.