Gibt es eine maximale Temperatur im Universum? | Harald Lesch

[Frank]

Fast jeder kennt den absoluten Nullpunkt bei −273,15 °C. Kälter wird es nicht, nirgendwo im Universum. Der absolute Nullpunkt bedeutet schließlich „keinerlei atomare Bewegung mehr“ und weniger als Stillstand gibt es nicht. Aber gibt es solch eine Grenze auch für Hitze? Kann doch nicht sein, wenn etwas 1.000.000 Grad heiß ist kann es doch auch 1.000.001 Grad heiß werden, oder 1.000.002 Grad usw. – oder? Lassen wir mal Kostenfragen und technische Grenzen beiseite und stellen uns vor, wir hätten für unser Experiment unendliche Energie zur Verfügung: Wie heiß könnten wir etwas machen? Tatsächlich stoßen wir auf eine Grenze der Temperatur, die wir auch mit der verrücktesten Alientechnologie nicht überschreiten können.

https://www.youtube.com/watch?v=n_Et5oV7SXk

Tolle Video von Harald Lesch. Zeigt anschaulich, dass es auch nach oben nicht unendlich weitergeht, mit der Temperatur.

[nettire]

Sehr sehr interessant!

[Hansen]

Eventuell kommt wieder Bewegung bei den Atomen nach minus 300?
Wer weiß das?

[seeker]

Der absolute Temperatur-Nullpunkt liegt bei 0 Kelvin, das sind auf der Celsius-Skala -273,15° C.
Er ist deshalb absolut, weil Wärme mikroskopisch gesehen einer ungeordneten Bewegung von Teilchen entspricht, das ergibt sich aus der Thermodynamik.
Bei 0 Kelvin gibt es keine Bewegung mehr und weniger bewegen als nicht bewegen können sich Teilchen nicht.
Auch kann dieser Punkt nicht ganz erreicht werden, man kann ihm nur sehr nahe kommen (-> Nernst-Theorem).

[Frank]

Es ist den meisten Menschen so nicht geläufig, dass Temperatur Bewegung ist. (einfach ausgedrückt)
Da ist eben, genau wie du sagtest , bei 0 Kelvin Schluss. Das interessante ist aber, dass es nach oben hin eben auch eine Grenze gibt,bei der sich Teilchen eben nicht unendlich schnell bewegen können. (Einfach ausgedrückt)

[tomS]

Muss ich mir jetzt das ganze Video anschauen?

Ich kenne die Hagedorn-Temperatur; diese stellt keine absolute Obergrenze dar, lediglich eine theoretische Obergrenze im Rahmen einer bestimmten Theorie. Die Divergenz bei der Hagedorn-Temperatur ist lediglich das Indiz eines Phasenübergangs, jenseits dessen neue Freiheitsgrade und damit eine andere Theorie ins Spiel kommen.

[FKM]

Muss ich mir jetzt das ganze Video anschauen?

Am Ende geht es eigentlich nur um die Planck-Temperatur von 1.4*10³²K, die nicht überschritten werden könne, weil dazu die Wellenlänge die Planck-Länge unterschreiten müsste. Wie weit man sich der Planck-Temperatur annähern kann und was bis dahin passieren würde, darauf geht das Video nicht ein.

Ich kenne die Hagedorn-Temperatur; diese stellt keine absolute Obergrenze dar, lediglich eine theoretische Obergrenze im Rahmen einer bestimmten Theorie. Die Divergenz bei der Hagedorn-Temperatur ist lediglich das Indiz eines Phasenübergangs, jenseits dessen neue Freiheitsgrade und damit eine andere Theorie ins Spiel kommen.

Nach dem, was ich mir kurz angelesen habe, werden bei der Hagedorn-Temperatur Quarks so schnell auseinander gerissen, dass neue Quark-Antiquark Paare entstehen. Deswegen kann die durchschnittliche Geschwindigkeit der Teilchen erst mal nicht weiter ansteigen. Statt dessen steigt die Dichte durch das Erzeugen neuer Quarks/Antiquarks - bis sich ein Quark-Gluonen-Plasma bildet, in dem die Quarks schneller miteinander zusammenstoßen als das sie weit genug auseinandergerissen werden könnten. Dann müsste die Temperatur bei weiterer Energiezufuhr wieder ansteigen können. Im Gegensatz zur Planck-Temperatur kann die Hagedorn-"Temperatur" und das Quark-Gluon-Plasma für Sekundenbruchteile in Beschleunigern erreicht werden.

Was bei weiterer Energiezufuhr passieren würde:

Eine andere Frage ist, ob der Temperatur-Begriff für hohe, relativistische Geschwindigkeiten überhaupt noch sinnvoll ist. Bewegt man sich in einer Umgebung, die eine bestimmte Temperatur hat, z.B. 2,728K, dann gilt die streng genommen ja nur für einen Beobachter, der bezüglich dessen in Ruhe ist. Sonst ist die Temperatur in Bewegungsrichtung höher als in entgegen gesetzter Richtung. Deswegen gibt es auch eine maximale Geschwindigkeit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit, die Materie erreichen kann: Was ist die wirkliche maximale Reisegeschwindigkeit im Universum?