宇宙史上最低の温度は？

宇宙で考えられる最低温度、つまり**1×10⁻¹⁰K（100ピコケルビン）**は、科学技術の進歩によってヘルシンキ工科大学の低温研究所で達成された驚異的な成果である。

この温度は、宇宙のどこにおいても自然界では観測できない、極限的な低温である。本記事では、この温度の意味と背景、またその達成の技術的意義について詳しく解説する。

絶対零度：温度の基準点

絶対零度とは、理論的に考えられる限り最も低い温度であり、**0K（-273.15℃）**を指す。温度が0Kになると、すべての物質の分子運動が完全に停止するため、これ以上の温度の低下は物理的に不可能である。この概念は、ケルビン卿ウィリアム・トムソンによって1848年に初めて提唱された。

20世紀に入り、絶対零度を基準とする温度単位「ケルビン（K）」が国際的に採用された。ケルビンは摂氏温度と密接な関係があり、0℃は273.15Kに相当する。例えば、1Kの差は摂氏温度の1℃に相当し、温度の尺度を統一的に扱うために不可欠な単位である。

宇宙全体の平均温度は、ビッグバンの痕跡である**宇宙マイクロ波背景放射（CMB）**によって測定されている。その温度は約2.73Kであり、これは宇宙に存在する冷たい領域の代表例である。

宇宙で最も寒い場所のひとつとして知られるのが、プーレマ星雲である。この星雲では、冷却されたガスが約1K近くの温度を維持しており、自然界で観測可能な最低温度に非常に近い。

1999年、ヘルシンキ工科大学の低温研究所は、核冷却技術を用いて金属ルビジウムを冷却し、1×10⁻¹⁰K（100ピコケルビン）という驚異的な低温を達成した。この温度は、宇宙自然界では絶対に達成不可能と考えられており、人類の科学技術が自然の法則を超えた瞬間であった。

この冷却方法では、特定の金属中の核スピンを操作し、エネルギーの発散を極限まで抑えることで温度を下げる。この技術は極低温物理学の発展に大きく寄与し、物質の量子状態を詳しく研究するための基盤技術ともなっている。

自然界では、熱エネルギーを完全に排除することは不可能である。一方で、人工的な環境ではエネルギーを制御・抑制する技術を用いて、絶対零度に限りなく近づけることが可能である。しかし、絶対零度そのものを達成することは、理論的に不可能とされている。

また、宇宙背景放射や星雲内の低温領域に比べ、人工的な極低温はそのスケールが極めて小さい。これにより、研究対象は物質のごく一部に限定されるが、それでも科学の進歩においては非常に重要なステップである。

以下の問題を通して、宇宙と極低温物理の基礎について理解を深めてほしい。

絶対零度の温度は何Kであるか。摂氏温度に換算すると何℃か。

解答と解説
絶対零度は0Kであり、摂氏温度では**-273.15℃**である。これは物質の分子運動が完全に停止した状態である。

宇宙背景放射（CMB）の温度は約何Kであるか。

解答と解説
宇宙背景放射（CMB）の温度は約2.73Kである。この温度はビッグバン以降の宇宙全体の冷却の結果である。

ヘルシンキ工科大学で達成された最低温度は何Kか。また、この温度を達成するために使用された技術は何か。

解答と解説
ヘルシンキ工科大学で達成された最低温度は1×10⁻¹⁰K（100ピコケルビン）である。この温度は核冷却技術を用いて達成された。この技術では、金属中の核スピンを利用してエネルギーを抑制し、温度を極限まで低下させる。

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