負の絶対温度

すごいセンセーショナルな記事で、多少科学を知ってる人は、絶対零度より低いというのはどういうことかと言っていた。

で、Wiredでも解説されているのだが、これがすごくわかりにくい。

http://wired.jp/2013/01/08/scientists-create-negative-temperature-system/

が、Wikipediaのほうがよくわかったのでかいつまんで日本語化

http://en.wikipedia.org/wiki/Negative_temperature

・熱力学では、ミクロ領域での運動エネルギー(Kinetic energy)を温度と定義している
・激しく運動している＝熱い　なので、停止している＝冷たい＝絶対零度
　運動していない状態が０なので、それより低い温度（負の絶対温度）というのはこの定義からは存在し得ない）

・一方で熱力学では有名なエントロピーという概念がある
・物質の取りうる状態の数＊温度＝エントロピー　というわかりにくい数だが、エントロピー増大の法則（熱力学第２法則）は割と有名。個体よりも気体のほうがエントロピーが高い

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%83%88%E3%83%AD%E3%83%94%E3%83%BC

・エントロピーの定義（要調査）によって、温度が正の場合はエネルギーを加えると、エントロピーが増大する（我々のよく知る通常の場合）

・一般的にエネルギー（を持つ物質）を加えれば、取りうる状態が増えるのでエントロピーが増大する
　（箱が１０個あって、そこに１個ずつボールを入れていく。ボールが沢山入っている＝エントロピーが高い）

・普通は箱は無限大存在するので、いくらエネルギーを加えていってもエントロピーも無限に増えていく。

・ところが、箱の数に制限がある場合は話が変わる。箱の数が有限なところにエネルギーを加え続けていくと、エネルギーを加えてもエントロピーが増大しているようには見えない（温度が上昇しない）状況が生まれる。

・エントロピーと温度の関係から、「温度が負である」と表現しないとおかしい状態ができあがる
　（したがって、温度が負であると考えないと行けない状態は、絶対零度よりも低い温度であるというわけではない。）

・この時の箱の制限というのが、量子論で出てくるスピンである。

・今回のニュースになったのは、リチウムに電磁場をかけてスピンの取りうる値を制限することによって、エントロピーの上限を作り出すことに成功した。

・極低温にする理由はよくわからない。エントロピーの定義から低いほうが取りうる状態数が少なくなるから現象を起こしやすい？

ヒッグス粒子の時並にわからない。エントロピーが難しい。