絶対ゼロで分子運動が完全に停止するという概念は、古典的な力学と熱運動の概念に関連しています。古典物理学によると、温度がゼロに近づくと、粒子の運動エネルギーが減少し、その動きが遅くなります。ただし、量子力学はゼロポイントエネルギーの概念を導入します。これは、絶対ゼロでさえ、粒子の量子機械的性質のために非ゼロのエネルギーを持っていると述べています。
量子力学では、粒子は特定の軌跡に限定されず、その動作は波動関数によって支配されます。絶対ゼロでは、システム内の粒子は、ゼロ以外のエネルギーを持つ地下鉄エネルギーレベルを占めます。これは、絶対ゼロであっても、粒子が振動して量子機械的変動を持っていることを意味します。
これらの量子変動またはゼロポイント振動は、電子やヘリウム原子などの光粒子を備えたシステムで特に重要です。これらの粒子は、より重い粒子と比較してゼロ点エネルギーが高く、絶対ゼロで何らかの動きを示し続けています。
さらに、絶対ゼロの概念は、電磁場や隣接する粒子との相互作用などの外部要因の影響により、実験的に達成することが困難な理想的な状態です。実際には、絶対ゼロに近い超低温に達することは困難であり、量子力学の影響はそのような条件でより顕著になります。
要約すると、温度が絶対ゼロに近づくにつれて分子運動は大幅に遅くなりますが、完全に停止しません。量子の機械的効果とゼロポイントエネルギーにより、粒子は可能な限り低い温度でも変動と運動を示し続けることを保証します。
