1. Movimento molecolare:allo zero assoluto, l'energia cinetica delle molecole si avvicina al suo valore più basso possibile. Le molecole perdono quasi tutti i loro movimenti vibrazionali, rotatori e traslazionali. Di conseguenza, il movimento molecolare cessa effettivamente e la materia raggiunge uno stato chiamato degenerazione quantistica.
2. Stati quantistici:allo zero assoluto, le molecole occupano i loro stati quantistici più bassi possibili. Gli effetti quantistici diventano dominanti e le particelle, come gli elettroni, seguono rigide regole della meccanica quantistica. I livelli di energia molecolare sono al minimo e gli orbitali molecolari sono occupati in modo specifico e ordinato.
3. Entropia ridotta:l'entropia, una misura del disordine in un sistema, raggiunge il suo minimo assoluto a temperatura zero. Ciò significa che le molecole formano una struttura altamente ordinata e organizzata. Le vibrazioni e le rotazioni molecolari non contribuiscono all'entropia, risultando in una perfetta disposizione cristallina.
4. Superconduttività e superfluidità:alcuni materiali mostrano proprietà peculiari quando raffreddati a temperature estremamente basse. Ad esempio, alcuni metalli diventano superconduttori, perdendo tutta la resistenza elettrica, mentre alcuni liquidi diventano superfluidi, mostrando un flusso senza attrito e viscosità pari a zero.
5. Implicazioni termodinamiche:la terza legge della termodinamica afferma che quando la temperatura si avvicina allo zero assoluto, l'entropia di una sostanza cristallina pura raggiunge lo zero. Ciò ha implicazioni per vari calcoli termodinamici e interpretazioni del comportamento molecolare a temperature ultrabasse.
Anche se teoricamente è possibile raggiungere lo zero assoluto, in pratica è incredibilmente difficile da raggiungere e solo piccole quantità di alcuni materiali sono state raffreddate a temperature così estreme per scopi sperimentali. La maggior parte delle applicazioni del mondo reale, come l’informatica quantistica e la fisica della materia condensata, si concentrano sul raggiungimento di pochi millesimi di grado sopra lo zero assoluto.
