В этом эксперименте наблюдалось состояние кластеров 147 атомов натрия с отрицательной теплоемкостью – контринтуитивное явление, при котором добавление энергии к системе делает ее холоднее. Если система находится в контакте с внешним термостатом, то такое состояние не должно существовать из-за своей термодинамической неустойчивости, но в замкнутой системе, которой является небольшой кластер, это вполне возможно.

На графиках показано, как при этом зависят от энергии системы E ее энтропия S, микроканоническая температура T_μ = ∂E/∂S и распределение энергий P_T(E): как видно, S имеет вогнутость, T_m имеет нисходящий участок (а значит, отрицательную теплоемкость ∂E/∂T), а распределение P_T(E) становится двухмодовым, с двумя максимумами вместо одного. Это и наблюдалось в эксперименте, как выделено желтым на диаграмме справа: на ней статистическое распределение энергии кластера определяется по измерению энергий атомов, вылетевших из кластера в результате поглощения фотонов.

#термодинамика