从宇宙中最热的处所到最冷的处所
宇宙是一个充满了温度极端的处所。从最后的大爆炸，到将来的热寂，宇宙中的温度改变范畴是不可思议的。我们无法切身体验到那些温度极端，但我们能够通过科学的办法来摸索和理解它们。
宇宙中最热的处所
根据大爆炸理论，宇宙是由一个极密切、极火热的奇点膨胀到如今的形态。
根据目前的理论，大约在137亿年前，整个可看测宇宙都处于一个极高温、极高密度、极高压力的形态，那就是所谓的大爆炸奇点。在那个奇点中，所有已知物理定律都失效了，我们无法用现有的数学东西来描述那个形态。
展开全文
描述宇宙膨胀的艺术设想图，此中横坐标表达宇宙演化的时间，而对应的空间尺寸（包罗想象中的不成看测部门）都用响应的圆横截面表达。左端表达在暴胀期间发作的急速膨胀（重视不成现实比例），而当宇宙演化到中期时起头加速膨胀。
我们只能揣度，在那个奇点中，温度可能到达了10^32开尔文（K），或者说100非亿亿亿摄氏度（℃）。那是一个无法想象的数字，比任何人造或天然产生的温度都要高得多。
当然，我们无法间接看测到大爆炸奇点，也无法回到阿谁时刻。但我们能够通过看测早期宇宙的遗迹来揣度出一些信息。
例如，在大爆炸后不久：
当温度降低到10^28 K时，呈现了第一批根本粒子：夸克和胶子。当温度降低到10^15 K时，夸克和胶子连系成了量子和中子等强子。
当温度降低到10^13 K时，呈现了第一批反物量粒子：反量子和反中子等反强子。
当温度降低到10^12 K时，强子和反强子之间发作了湮灭反响，并释放出了大量光子和轻子（如电子、正电子、中微子等）。
当温度降低到10^9 K时，在轻元素核合成期间构成了氢、氦、锂等原子核。
在今天的尝试物理学中，有一种安装能够模仿早期宇宙中部门前提，并产生极高温度：那就是重离子对碰机（RHIC）。在RHIC中，两束重离子（如金或铅）被加速至接近光速，并在一个小区域内彼此碰碰。
重离子对碰机的加速器管道
碰碰产生了一个细小而密集而短暂而火辣辣的火球，那个火球被认为是夸克-胶子等离子体（QGP）的一个样本。QGP是一种由自在夸克和胶子构成的物量形态，它是在极高温暖极高密度下呈现的，类似于大爆炸后微秒级此外宇宙。
从通俗强子物量到 QGP 的过渡示企图。在足够高的温度下，会产生夸克对。
在RHIC中，碰碰产生的更高温度到达了4万亿开尔文（K），或者说40亿亿摄氏度（℃）。那比太阳核心的温度超出跨越25万倍，也比超新星发作时产生的温度超出跨越10倍。
除了RHIC之外，还有另一个重离子对碰机能够产生更高温度：那就是欧洲核子中心（CERN）的大型强子对碰机（LHC）。在LHC中，两束铅离子被加速至光速的99.996%，并在一个小区域内彼此碰碰。
大型强子对碰机复合体的规划
在LHC中，碰碰产生的更高温度到达了5.5万亿开尔文（K），或者说55亿亿摄氏度（℃）。那比太阳核心的温度超出跨越约400万倍，也比RHIC中产生的温度超出跨越约40%。
NGC 4526星系中的超新星 1994D
除了重离子对碰机之外，还有一些其他的天然某人造的热源能够产生极高温度。例如：
在恒星内部发作核聚变反响时，能够产生数万万到数亿开尔文（K）的温度
在恒星灭亡时发作核裂变反响时，能够产生数十亿到数百亿开尔文（K）的温度。
在黑洞四周构成的吸积盘中，物量被加热到数百亿以至数万亿开尔文（K）的温度。
在伽玛射线暴中，强大的发作能量能够将物量加热到数万万亿以至数百万亿开尔文（K）的温度。
那么，宇宙中最冷的处所又在哪里呢？
根据目前的看测，宇宙中最冷的处所是盘旋镖星云，那是一个年轻的行星状星云，位于半人马座，间隔地球约5000光年。盘旋镖星云是由一颗红巨星在其生命末期抛出气体构成的。
哈勃看远镜拍摄的盘旋镖星云
盘旋镖星云中心的红巨星正在以惊人的速度失往量量，每年约相当于太阳量量的千分之一。那些气体以每秒164公里的速度被抛出，并带走了大量热能。
成果就是构成了一个十分冷冷的空间区域，其温度只要-272摄氏度（℃），比绝对零度（所有温度的更低极限）只超出跨越一摄氏度。那比地球上最冷的处所要冷三倍多，也比宇宙微波布景辐射（大爆炸遗留下来的辐射）要冷一点点。
除了盘旋镖星云之外，还有一些其他天然某人造产生的冷源能够到达极低温度。例如：
在超流态尝试中，科学家能够将液态氦降至接近绝对零度，并使其具有无粘性和无阻力等奇异性。
在量子计算机中，科学家能够操纵超导素材和超低温造冷手艺来实现量子比特和量子逻辑门等元件。
在LHC等粒子加速器中，科学家能够操纵液态氦来造造超导电磁铁，并将其降至-271摄氏度（℃），那比外层空间还要冷。
宇宙中存在着各类各样的温度极端，它们反映了差别物理过程和物量形态所产生的差别物理过程和物量形态所产生的差别热效应。通过摸索那些温度极端，我们能够更好天文解宇宙的起源、演化和构造，以及物量的素质和性量。
同时，我们也能够操纵那些温度极端来实现一些别致的科学手艺和利用，如核聚变、量子计算等。宇宙中最热和最冷的处所都是人类常识摸索的重要目标，也是人类创造力和想象力的重要源泉。
参考：